DE102010060955A1 - Oscillation testing device for mechanical application of e.g. crankshaft of internal combustion engine with mechanical, dynamic test load, has control device varying phase position of unbalance force relative to another unbalance force - Google Patents

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Abstract

The device (1) has an actuator (5) including unbalance exciters with respective unbalance masses rotating in opposite directions with a frequency for producing respective resultant unbalance forces. The exciters are oriented so that the unbalance forces possess a same sense of direction. A control device (2) predetermines and varies a relative phase position of one of the unbalance forces relative to the other unbalance force. The actuator is coupled with an oscillation system (9) e.g. translational oscillation system, for oscillation excitation.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Schwingungsprüfeinrichtung, mittels welcher ein beliebiger Prüfling mechanischen dynamischen Prüflasten ausgesetzt werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Schwingungsprüfeinrichtung für einen besonderen Anwendungsbereich.The invention relates to a vibration test device by means of which any test object can be exposed to mechanical dynamic test loads. Furthermore, the invention relates to the use of such a Schwingungsprüfeinrichtung for a particular application.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Schwingungsprüfungs-Aktuatoren finden Einsatz zur dynamischen Prüfung eines Prüflings. Bei dem hier einschlägigen Aktuator findet zur Erzeugung einer Kraft ein sogenannter Unwuchterreger Einsatz. In derartigen Unwuchterregern werden zwei Unwuchtmassen mit derselben Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit, aber gegenläufig angetrieben. Die rotierenden Unwuchtmassen erzeugen jeweils eine rotierende Trägheits- oder Unwuchtkraft. In Folge des gegenläufigen Antriebs der Unwuchtmassen heben sich Unwuchtkraft-Komponenten, welche einen Richtungssinn besitzen, der in Richtung der Verbindungsgeraden der Drehpunkte der Unwuchtmassen orientiert sind, auf. Hingegen addieren sich die quer zu der zuvor genannten Richtung orientierten (im Folgenden ”Richtung der Resultierenden der Unwuchtkräfte”) Unwuchtkraft-Komponenten zu einer Resultierenden der Unwuchtkraft. Bei Antrieb der beiden Unwuchtmassen des Unwuchterregers mit konstanter Drehzahl ergibt sich ein hinsichtlich der Zeit harmonischer Verlauf der resultierenden Unwuchtkraft, die dann als Ausgangs- oder Prüfkraft des Aktuators genutzt werden kann. Bei Antrieb der Unwuchtmassen mit nicht konstanter Drehzahl können von einem harmonischen Verlauf abweichende Verläufe der resultierenden Trägheitskraft erzeugt werden. Die Amplitude der resultierenden Trägheitskraft des Unwuchterregers hängt quadratisch von der Winkelgeschwindigkeit der Unwuchtmassen, linear von der Masse der Unwuchtmassen sowie vom wirksamen Radius der Unwuchtmassen ab. Für eine vorgegebene, zu erzeugende Frequenz der resultierenden Trägheitskraft des Unwuchterregers kann die Amplitude der resultierenden Trägheitskraft nur verändert werden durch Veränderung der Masse der Unwuchtmassen, beispielsweise durch Ergänzung oder Beseitigung von Zusatzmassen und/oder eine Veränderung des wirksamen Radius der Unwuchtmassen. Beide vorgenannten Maßnahmen zur Veränderung der Unwuchtkraft des Unwuchterregers bedingen bauliche Veränderungen des Unwuchterregers oder erfordern aufwändige automatisierte Verstellmechanismen, beispielsweise für den wirksamen Radius der Unwuchtmassen. Stand der Technik zu Unwuchterregern mit zwei gegenläufig mit derselben Winkelgeschwindigkeit in synchronisierter Ausrichtung rotierenden Unwuchtmassen ist beispielsweise aus DE 23 61 183 B2 , DE 20 2007 018 292 U1 bekannt.Vibration test actuators are used for the dynamic testing of a test object. In the case of the relevant actuator, a so-called unbalance exciter is used to generate a force. In such Unwuchterregern two imbalance masses at the same speed or angular velocity, but are driven in opposite directions. The rotating imbalance masses each generate a rotating inertia or unbalance force. As a result of the opposing drive of the imbalance masses unbalance force components which have a sense of direction, which are oriented in the direction of the connecting line of the fulcrums of the imbalance masses lift on. On the other hand, the imbalance force components oriented transversely to the aforementioned direction (hereinafter referred to as "the direction of the resultant of the imbalance forces") add up to a resultant of the imbalance force. When driving the two imbalance masses of the unbalance exciter at constant speed results in a harmonious over time course of the resulting unbalance force, which can then be used as the output or test force of the actuator. When driving the imbalance masses with non-constant speed different courses of the resulting inertial force can be generated by a harmonic curve. The amplitude of the resulting inertial force of the unbalance exciter depends quadratically on the angular velocity of the imbalance masses, linearly on the mass of the imbalance masses and on the effective radius of the imbalance masses. For a given frequency to be generated of the resulting inertial force of the unbalance exciter, the amplitude of the resulting inertial force can only be altered by changing the mass of the imbalance masses, for example by supplementing or eliminating additional masses and / or changing the effective radius of the imbalance masses. Both of the aforementioned measures for changing the unbalance force of the unbalance exciter cause structural changes of the unbalance exciter or require complex automated adjustment mechanisms, for example, for the effective radius of the imbalance masses. State of the art for unbalance exciters with two oppositely rotating at the same angular velocity in synchronized alignment imbalance masses is, for example DE 23 61 183 B2 . DE 20 2007 018 292 U1 known.

Möglich ist, dass die Unwuchtmassen zwangssynchronisiert sind, was beispielsweise auf elektronische oder auf mechanische Weise erfolgen kann, beispielsweise über ein Zahnradgetriebe oder eine Kette, einen Zahnriemen oder ähnliches. Diese Zwangssynchronisierung muss sehr exakt erfolgen, weshalb beispielsweise aus DE 41 30 231 A1 und DE 42 25 564 C1 Vorschläge bekannt sind, eine feinfühlige Einstellung des synchronen, aber gegenläufigen Verdrehens der Unwuchtmassen zu ermöglichen.It is possible that the imbalance masses are forcibly synchronized, which can be done for example in electronic or mechanical manner, for example via a gear transmission or a chain, a toothed belt or the like. This forced synchronization must be very accurate, which is why, for example DE 41 30 231 A1 and DE 42 25 564 C1 Proposals are known to allow a sensitive adjustment of the synchronous but opposite rotation of the imbalance masses.

Aus dem Bereich der Resonanzprüftechnik sind Resonanzprüfmaschinen bekannt, bei denen, auch unter Einsatz eines Unwuchterregers, ein Schwingungssystem bei der oder einer Resonanzfrequenz desselben zu Schwingungen angeregt wird. Ein Einsatzbeispiel eines Schwingungsprüfungs-Aktuators mit einem Unwuchterreger in einer Resonanzprüfmaschine ist beispielsweise aus DE 103 08 094 A1 bekannt.From the field of resonance testing resonance testing machines are known in which, even with the use of an unbalance exciter, a vibration system at the or a resonance frequency thereof is excited to vibrate. An example of an application of a vibration test actuator with an unbalance exciter in a resonance testing machine is, for example DE 103 08 094 A1 known.

Während üblicherweise die Rotationsachsen der beiden Unwuchtmassen in einem Unwuchterreger beabstandet voneinander parallel zueinander orientiert sind, offenbart EP 1 527 826 A1 eine koaxiale Anordnung der beiden Unwuchtmassen, wozu eine Unwuchtmasse als rotierende Welle mit Zusatzmasse und die andere Unwuchtmasse als koaxial zu der vorgenannten Welle angeordnete Hohlwelle mit Zusatzmasse ausgebildet sind. Die beiden genannten Zusatzmassen sind um 180° zueinander versetzt in Umfangsrichtung angeordnet und derart dimensioniert, dass sich für beide Unwuchtmassen trotz der unterschiedlichen Abstände der Zusatzmassen von der gemeinsamen Rotationsachse dieselben Beträge der Trägheitskräfte ergeben. Die beiden Unwuchtmassen sind an relativ zueinander translatorisch beweglich geführten Bauelementen abgestützt, so dass sich mit der geführten Bewegung die Rotationsachsen aus der koaxialen Ausrichtung zu einer parallelen, beabstandeten Ausrichtung bewegen können. Eine Synchronisierung der beiden Unwuchtmassen kann gemäß dieser Druckschrift über synchronisierte regelbare Motoren erfolgen. Ebenfalls vorgeschlagen wird, dass die Unwuchtmassen von einer gemeinsamen zentralen Antriebswelle mit ruhender Achse über ein sich scherenartig auseinander bzw. zueinander bewegendes Getriebe angetrieben werden. Weiterhin wird vorgeschlagen, die Welle und die Hohlwelle in Drehrichtung zu kuppeln, so dass lediglich eine der Unwuchtmassen angetrieben werden muss.While usually the axes of rotation of the two imbalance masses in an imbalance exciter spaced apart from each other are oriented, disclosed EP 1 527 826 A1 a coaxial arrangement of the two imbalance masses, including an unbalanced mass as a rotating shaft with additional mass and the other unbalanced mass are arranged as a coaxial with the aforementioned shaft arranged hollow shaft with additional mass. The two additional masses mentioned are arranged offset by 180 ° to each other in the circumferential direction and dimensioned such that the same amounts of inertial forces arise for both imbalance masses despite the different distances of the additional masses of the common axis of rotation. The two imbalance masses are supported on relatively translationally guided components, so that with the guided movement, the rotation axes from the coaxial alignment can move to a parallel, spaced orientation. A synchronization of the two imbalance masses can be done according to this document via synchronized controllable motors. It is also proposed that the imbalance masses are driven by a common central drive shaft with a stationary axis via a scissor-like apart or mutually moving gear. Furthermore, it is proposed to couple the shaft and the hollow shaft in the direction of rotation, so that only one of the imbalance masses must be driven.

DE-OS 1 573 932 offenbart den Einsatz eines Unwuchterregers für einen sogenannten ”Rütteltisch”. Um den Prüfkörper des Rütteltischs wahlweise Schwingungen mit geradliniger Schwingungsachse, kreisförmiger Schwingungsbewegung, elliptischer, fortschreitender schraubenlinienförmiger oder anderweitiger beliebiger Schwingungsausbildung zu ermöglichen, schlägt die Druckschrift vor, die Unwuchtmassen unabhängig voneinander über zwei asynchrone Einzelmotoren anzutreiben. Hierbei sollen die Unwuchtmassen unabhängig voneinander um eine gemeinsame geometrische Achse geschwenkt werden können, die senkrecht zu den Drehachsen der Unwuchtmassen steht. DE-OS 1 573 932 discloses the use of an unbalance exciter for a so-called "vibrating table". To the specimen of the vibrating table optionally oscillations with rectilinear To allow vibrational axis, circular oscillatory motion, elliptical, progressive helical or otherwise arbitrary vibration training, the document proposes to drive the imbalance masses independently via two single-acting asynchronous motors. Here, the unbalance masses should be able to be pivoted independently of each other about a common geometric axis, which is perpendicular to the axes of rotation of the imbalance masses.

Andererseits betrifft die Erfindung Schwingungsprüfeinrichtungen, die in der IPC-Klasse G01M007 einklassifiziert sind, die Prüfstände mit Schwingungsanregung in einer Mehrzahl von Richtungen zur mehrdimensionalen Schwingungsprüfung von Bau- oder Maschinenteilen betrifft. Derartige Schwingungsprüfeinrichtungen dienen beispielsweise der Dauerfestigkeitsprüfung, Ermüdungsprüfung und Lebensdauerprüfung für einen Prüfling, wobei an der Schwingungsprüfeinrichtung in einem realen Betrieb des Prüflings auftretende Belastungen simuliert werden oder der Prüfling einem vorgegebenen Lastprogramm ausgesetzt wird.On the other hand, the invention relates to vibration testing apparatuses classified in the IPC class G01M007, which relates to vibration excitation test stands in a plurality of directions for multi-dimensional vibration testing of structural or machine parts. Such Schwingungsprüfeinrichtungen serve, for example, the fatigue test, fatigue test and life test for a test specimen, which occurring at the Schwingungsprüfeinrichtung in a real operation of the specimen occurring loads are simulated or the specimen is exposed to a predetermined load program.

DE 20 2005 011 615 U1 offenbart eine Schwingungsprüfeinrichtung, mit welcher Kraftfahrzeug-Bauteile, nämlich Motoren, Achsen, ein Fahrwerk oder eine Aufhängung hinsichtlich ihrer Lebensdauer bzw. Ausfallwahrscheinlichkeit unter möglichst realen Bedingungen geprüft werden sollen. Hierzu werden bei Testfahrten wirkende Belastungen, nämlich Kräfte und Bewegungen über Kraft- und Bewegungsaufnehmer erfasst. Die erfassten Kräfte und Bewegungen werden dann in der Schwingungsprüfeinrichtung simuliert oder ”nachgefahren”. Die Schwingungsprüfeinrichtung besitzt eine Art Tisch, gegenüber welchem der Prüfling über Federn mit mehreren Freiheitsgraden elastisch abgestützt ist. Der Tisch wird über mehrere Aktuatoren, hier Hydraulikzylinder, in eine dreidimensionale Bewegung versetzt. Eine Ansteuerung der Hydraulikzylinder erfolgt über eine Steuereinrichtung entsprechend den bei Testfahrten gewonnen Kraft- und Bewegungsverläufen. infolge der elastischen Abstützung des Prüflings gegenüber dem Tisch ergibt sich dann ein komplexes dreidimensionales Bewegungsverhalten des Prüflings, welches mit einer Bewegungserfassungseinrichtung, hier eine Stereokamera, erfasst wird. DE 20 2005 011 615 U1 discloses a vibration test device with which motor vehicle components, namely motors, axles, a chassis or a suspension to be tested in terms of their life or failure probability under realistic conditions as possible. For this purpose, loads acting on test drives, namely forces and movements via force and motion sensors are recorded. The detected forces and movements are then simulated or "traced" in the vibration testing device. The Schwingungsprüfeinrichtung has a kind of table against which the specimen is resiliently supported by springs with multiple degrees of freedom. The table is moved into a three-dimensional movement via several actuators, here hydraulic cylinders. A control of the hydraulic cylinder takes place via a control device according to the force and motion characteristics obtained during test drives. As a result of the elastic support of the test object relative to the table, a complex three-dimensional movement behavior of the test object results, which is detected by a movement detection device, in this case a stereo camera.

DE 691 31 185 T2 offenbart eine ebenfalls mit einem Tisch ausgebildete Schwingungsprüfeinrichtung, bei welcher eine multiaxiale Vibration des Tisches und damit des auf dem Tisch befestigten Prüflings erzeugt werden soll. Hier findet ein Wabenmaterial Einsatz, welches eine eindimensionale Anregung umwandeln soll in eine multiaxiale Anregung. DE 691 31 185 T2 discloses a vibration test device, also with a table, in which a multiaxial vibration of the table and thus of the test object mounted on the table is to be generated. Here, a honeycomb material is used, which is to convert a one-dimensional excitation into a multiaxial excitation.

DE 35 38 229 C2 beschreibt in der Beschreibungseinleitung einen Aufsatz ”Beherrschung und Ausnutzung von Schwingungen als Konstruktionsaufgabe” in der VDI-Zeitschrift, Jahrgang 100 (1959), Nr. 25, S. 1230, Bild 20, in dem eine Schwingungsprüfeinrichtung offenbart ist, bei welcher ein Tisch auf zwei verschiedene Weisen federnd abgestützt werden kann, nämlich einerseits als horizontales Schwingungssystem, indem der Tisch über vertikal ausgerichtete Blattfedern abgestützt ist, sowie andererseits als vertikales Schwingungssystem, indem der Tisch über Kniegelenk-Blattfedern abgestützt ist. Je nach Abstützung kann mittels eines einzigen Aktuators der Tisch entweder in Horizontalschwingungen oder in Vertikalschwingungen mit beliebiger Frequenz und einstellbarer Amplitude angeregt werden. Die Druckschrift DE 35 38 229 C2 widmet sich vor diesem Hintergrund der Aufgabe, eine derartige Schwingungsprüfeinrichtung so zu modifizieren, dass der Tisch variabel überlagerbare Vertikal- und Horizontalschwingungen ausführen kann. Hierzu wird der Tisch sowohl horizontal als auch vertikal federnd gelagert und von einem Aktuator in horizontaler Richtung sowie einem weiteren Aktuator in vertikaler Richtung mit einstellbaren oder auch im Betrieb regelbaren Frequenzen, Amplituden und Phasenlagen zu Schwingungen angeregt. Durch entsprechende Regelung der Aktuatoren können in beliebiger Weise die überlagerten Vertikalschwingungen und Horizontalschwingungen verändert werden. Als Aktuatoren werden pneumatische, hydraulische oder elektrische Schwingungserzeuger eingesetzt. Möglich ist auch der Einsatz eines Kurbeltriebs für eine Federfußpunkterregung, wobei der Kurbelarm des Kurbeltriebs einstellbar ausgebildet sein soll. DE 35 38 229 C2 describes in the introduction to an essay "Control and exploitation of vibration as a design task" in the VDI journal, year 100 (1959), no. 25, p. 1230, Figure 20, in which a vibration tester is disclosed in which a table on two different ways can be resiliently supported, namely on the one hand as a horizontal vibration system by the table is supported by vertically aligned leaf springs, and on the other hand as a vertical vibration system by the table is supported by knee joint leaf springs. Depending on the support, the table can be excited by means of a single actuator either in horizontal oscillations or in vertical oscillations with arbitrary frequency and adjustable amplitude. The publication DE 35 38 229 C2 Against this background, the object is to modify such Schwingungsprüfeinrichtung so that the table can perform variable superimposed vertical and horizontal vibrations. For this purpose, the table is mounted both horizontally and vertically resilient and excited by an actuator in the horizontal direction and another actuator in the vertical direction with adjustable or adjustable in operation frequencies, amplitudes and phase angles to vibrations. By appropriate control of the actuators, the superimposed vertical vibrations and horizontal vibrations can be changed in any way. The actuators used are pneumatic, hydraulic or electric vibrators. It is also possible to use a crank mechanism for a Federfußpunkterregung, the crank arm of the crank mechanism should be designed to be adjustable.

DE 29 13 681 C2 betrifft ebenfalls einen Rütteltisch, mittels dessen mehrachsige Quasi-Zufalls-Schwingungen in einem breiten Frequenzband mit geringen Kosten erzeugt werden sollen. DE 29 13 681 C2 also relates to a vibrating table by means of which multiaxial quasi-random oscillations in a wide frequency band are to be produced at low cost.

Die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2010 027 897.1 der Anmelderin betrifft eine Schwingungsprüfeinrichtung zur Beanspruchung eines Prüflings mit zwei überlagerten dynamischen Prüflasten.The non-prepublished patent application DE 10 2010 027 897.1 The applicant relates to a vibration tester for stressing a test specimen with two superimposed dynamic test loads.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwingungsprüfeinrichtung vorzuschlagen, welche hinsichtlich

  • – der zu erzeugenden mechanischen Beaufschlagung eines Prüflings,
  • – des Energieeinsatzes für den die Belastung des Prüflings erzeugenden Aktuator und/oder
  • – hinsichtlich der Regelungsmöglichkeiten für die erzeugte Belastung des Prüflings
verbessert ist.The invention has for its object to provide a Schwingungsprüfeinrichtung, which respect
  • The mechanical loading of a test object to be generated,
  • The use of energy for the actuator generating the load on the device under test and / or
  • - Regarding the control possibilities for the generated load of the test object
is improved.

LÖSUNG SOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen dieser Lösung ergeben sich entsprechend den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche 2 bis 19. Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist gegeben durch eine Verwendung einer Schwingungsprüfeinrichtung gemäß Patentanspruch 20.The object of the invention is achieved with the features of independent claim 1. Further embodiments of this solution will become apparent according to the features of the dependent claims 2 to 19. A further solution of the problem underlying the invention is given by a use of a Schwingungsprüfeinrichtung according to claim 20th

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Erfindungsgemäß ist die Schwingungsprüfeinrichtung mit einem Resonanzprüfaktuator ausgestattet. Hierunter wird ein Prüfaktuator verstanden, bei welchem eine Schwingungssystem mit einem Aktuator derart gekoppelt ist, dass das Schwingungssystem von diesem zu Schwingungen angeregt wird. Der Prüfaktuator ist dann in jeder möglichen Weise mit dem Prüfling derart gekoppelt, dass entsprechend dem Schwingungszustand des Schwingungssystems unmittelbar oder mittelbar die mechanische Beaufschlagung des Prüflings mit einer periodisch oszillierenden Belastung erfolgt. Die Resonanz des Schwingungssystems, für welche mit kleiner Anregung durch den Aktuator eine große Wirkung, nämlich eine große mechanische Beaufschlagung des Prüflings erzeugt werden kann, wird erfindungsgemäß mit dem eingesetzten Resonanzprüfaktuator ausgenutzt. Hierzu wird der Aktuator des Schwingungssystems zu Schwingungen mit einer Erregerfrequenz angeregt, die der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems entspricht. Hierbei wird noch unter ”der Resonanzfrequenz entsprechender Erregerfrequenz” jede Erregerfrequenz verstanden, welche eine Resonanzüberhöhung des Schwingungssystems ausnutzt, insbesondere im Bereich einer Verstärkungsfunktion des Schwingungssystems mit einer Überhöhung größer als 2, 3, 5, 10 oder sogar mehr als 20, 50 oder 100. Somit führt die erfindungsgemäße Ausstattung der Schwingungsprüfeinrichtung mit einem Resonanzprüfaktuator zu einer besonders energieeffizienten Erzeugung der mechanischen Beaufschlagung des Prüflings.According to the vibration testing device is equipped with a Resonanzprüfaktuator. This is understood to mean a test actuator in which a vibration system is coupled to an actuator in such a way that the vibration system is excited by it to oscillate. The Prüfaktuator is then coupled in any way with the DUT such that takes place according to the vibration state of the vibration system directly or indirectly, the mechanical loading of the test specimen with a periodic oscillating load. The resonance of the vibration system, for which with small excitation by the actuator a large effect, namely a large mechanical loading of the test piece can be generated, is utilized according to the invention with the Resonanzprüfaktuator used. For this purpose, the actuator of the vibration system is excited to vibrations with an excitation frequency corresponding to the resonant frequency of the vibration system. In this case, "excitation frequency corresponding excitation frequency" is understood to mean any excitation frequency which utilizes an increase in resonance of the oscillation system, in particular in the region of an amplification function of the oscillation system with an increase greater than 2, 3, 5, 10 or even more than 20, 50 or 100. Thus, the inventive equipment of Schwingungsprüfeinrichtung with a Resonanzprüfaktuator leads to a particularly energy-efficient generation of mechanical loading of the test specimen.

Erfindungsgemäß findet aber in dem Resonanzprüfaktuator nicht ein beliebiger Aktuator wie beispielsweise ein elektromagnetischer Shaker, ein hydraulischer Pulser u. ä. Einsatz. Vielmehr ist ein erster Unwuchterreger mit zwei gegenläufig mit einer Drehgeschwindigkeit antreibbaren Unwuchtmassen eingesetzt, der eine erste resultierende Unwuchtkraft erzeugt. Zusätzlich ist, abweichend zu dem eingangs genannten Stand der Technik, ein zweiter Unwuchterreger eingesetzt, welcher über zwei weitere Unwuchtmassen verfügt, die gegenläufig mit derselben Drehgeschwindigkeit rotieren wie die Unwuchtmassen des ersten Unwuchterregers. Hierbei sind der erste Unwuchterreger und der zweite Unwuchterreger derart räumlich ausgerichtet, dass die erste resultierende Unwuchtkraft und die zweite resultierende Unwuchtkraft den selben Richtungssinn besitzen und insbesondere koaxial zueinander orientiert sind.According to the invention but not in the Resonanzprüfaktuator any actuator such as an electromagnetic shaker, a hydraulic pulser u. Ä. use. Rather, a first unbalance exciter is used with two unbalanced masses which can be driven in opposite directions at a rotational speed and which generates a first resulting imbalance force. In addition, deviating from the prior art mentioned above, a second unbalance exciter is used which has two further imbalance masses which rotate in opposite directions at the same rotational speed as the imbalance masses of the first imbalance exciter. Here, the first unbalance exciter and the second unbalance exciter are spatially aligned in such a way that the first resulting imbalance force and the second resulting imbalance force have the same sense of direction and in particular are oriented coaxially with one another.

Erfindungsgemäß ist darüber hinaus eine Steuereinrichtung vorhanden, über welche die relative Phasenlage der ersten resultierenden Unwuchtkraft gegenüber der zweiten resultierenden Unwuchtkraft vorgebbar und veränderbar ist. Hierbei können im Rahmen der vorliegenden Erfindung beide Unwuchterreger gleiche oder unterschiedliche Unwuchtmassen und/oder gleiche oder unterschiedliche Abstände der Unwuchtmassen von den Drehachsen besitzen.According to the invention, a control device is also provided, via which the relative phase position of the first resulting imbalance force relative to the second resulting imbalance force can be predetermined and changed. In the context of the present invention, both unbalance exciters may have the same or different imbalance masses and / or the same or different distances of the imbalance masses from the axes of rotation.

Wie eingangs erläutert, könnte bei Einsatz lediglich eines Unwuchterregers für eine vorgegebene Anregungsfrequenz eine Erregerkraftamplitude für das Schwingungsprüfsystem und das Schwingungssystem lediglich verändert werden durch Veränderung des Abstands der Unwuchtmassen von der Drehachse und/oder durch Veränderung der Unwuchtmassen, was einen konstruktiven Eingriff bzw. einen Umbau des Aktuators bzw. des Resonanzprüfaktuators erfordern würde. Hier schafft der erfindungsgemäße Einsatz von zwei Unwuchterregern verbesserte Steuerungs- oder Regelungsmöglichkeiten für Vorgabe der Erregerkraftamplitude. Dies soll anhand von zwei Extremüberlegungen erläutert werden: Gibt die Steuereinrichtung eine Phasenverschiebung von 180° zwischen den beiden resultierenden Unwuchtkräften der beiden Unwuchterreger vor, so heben sich diese (für gleiche Abstände der Unwuchtmassen von den Drehachsen und gleiche Unwuchtmassen) auf, so dass die Gesamt-Unwuchtkraft und damit die wirkende Erregerkraftamplitude trotz rotierender Unwuchterreger 0 ist. Beträgt hingegen die Phasenverschiebung der beiden resultierenden Unwuchtkräfte 0°, addieren sich die Beträge der beiden resultierenden Unwuchtkräfte zu einer von Null verschiedenen Gesamt-Unwuchtkraft, deren Betrag der Summe der Beträge der resultierenden Unwuchtkräfte der beiden Unwuchterreger entspricht und die in diesem Fall maximal ist. Für Phasenlagen zwischen den extremen Phasenlagen von 0° und 180° überlagern sich die beiden resultierenden Unwuchtkräfte vektoriell, so dass je nach Phasenlage die Erregerkraftamplitude zwischen Null und dem genannten Maximum der Gesamt-Unwuchtkraft vorgegeben werden kann. (Entsprechendes gilt für unterschiedliche Unwuchtmassen der beiden Unwuchterreger und/oder unterschiedliche Abstände der Unwuchtmassen von den Drehachsen: in diesem Fall kann die Erregerkraftamplitude innerhalb eines Bereichs zwischen einem Minimum der Gesamt-Unwuchtkraft ungleich Null, welches der Differenz der Beträge der beiden resultierenden Unwuchtkräfte entspricht, und einem Maximum der Gesamt-Unwuchtkraft, die der Summe der Beträge der beiden resultierenden Unwuchtkräfte entspricht, vorgegeben werden kann). Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung (bei energieeffizientem Einsatz eines Resonanzprüfaktuators) eine verbesserte Regelbarkeit für die mechanische Beaufschlagung des Prüflings.As explained above, when using only an unbalance exciter for a given excitation frequency an excitation force amplitude for the Schwingungsprüfsystem and the vibration system could only be changed by changing the distance of the imbalance masses from the axis of rotation and / or by changing the imbalance masses, which is a constructive intervention or a conversion of the actuator or Resonanzprüfaktuators would require. Here, the use according to the invention of two unbalance exciters provides improved control or regulation possibilities for specification of the exciter force amplitude. This will be explained on the basis of two extreme considerations: If the control device gives a phase shift of 180 ° between the two resulting imbalance forces of the two unbalance exciters, they cancel each other out (for equal distances of the imbalance masses from the axes of rotation and the same imbalance masses), so that the total Unbalance force and thus the effective excitation force amplitude despite rotating unbalance exciter 0. If, however, the phase shift of the two resulting imbalance forces 0 °, the amounts of the two resulting imbalance forces add up to a total non-zero total imbalance force whose amount corresponds to the sum of the amounts of the unbalanced forces of the two imbalance exciter and which is maximum in this case. For phase positions between the extreme phase positions of 0 ° and 180 °, the two resulting imbalance forces overlap vectorially, so that, depending on the phase position, the excitation force amplitude between zero and the maximum of the total imbalance force can be specified. (The same applies to different imbalance masses of the two imbalance exciter and / or different distances of the imbalance masses from the axes of rotation: in this case, the exciter force amplitude within a range between a minimum of the total imbalance force not equal to zero, which corresponds to the difference of the amounts of the two resulting imbalance forces, and a maximum of the total Unbalance force, which is the sum of the amounts of the two resulting unbalance forces, can be specified). Thus, the inventive design (with energy-efficient use of a Resonanzprüfaktuators) allows improved controllability for the mechanical loading of the test specimen.

Möglich ist darüber hinaus, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch ein ”Hochlaufen” des Resonanzprüfaktuators verbessert werden kann. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die relative Phasenlage der beiden Unwuchterreger während des Hochlaufens auf die Zielprüffrequenz für die Rotation der Unwuchtmassen so vorgeben, dass sich während des Hochlaufens eine Erregerkraftamplitude von Null ergibt. Ist die Zielfrequenz für die Unwuchterreger erreicht, muss dann lediglich die Phasenlage der beiden resultierenden Unwuchtkräfte so verändert werden, dass sich die gewünschte Erregerkraftamplitude ergibt. Dies erfolgt durch kurzzeitige geringfügige Veränderung der Drehzahlen des Antriebsaggregates für die beiden Unwuchterreger, so dass sich die Phasenlage verändert. Für eine derartige Ausgestaltung des ”Hochlaufens” kann das Auftreten von transienten unerwünschten Schwingungen und deren unbeabsichtigter Einfluss auf die Beaufschlagung des Prüflings reduziert werden.It is also possible that a "run-up" of the Resonanzprüfaktuators can be improved by the inventive design. For example, the control device can specify the relative phase angle of the two unbalance exciters during run-up to the target test frequency for the rotation of the imbalance masses such that an exciting force amplitude of zero results during run-up. If the target frequency for the unbalance exciter is reached, then only the phase position of the two resulting imbalance forces must be changed so that the desired exciter force amplitude results. This is done by short-term slight change in the speeds of the drive unit for the two unbalance exciter, so that the phase position changes. For such an embodiment of the "run-up", the occurrence of transient unwanted vibrations and their unintended influence on the loading of the test object can be reduced.

Möglich ist, dass die beiden Unwuchterreger eine gemeinsame Baueinheit bilden, welche somit mittels einer gemeinsamen Schnittstelle an das Schwingungssystem angekoppelt werden kann. Über diese Schnittstelle wird dann ausschließlich die Gesamt-Unwuchtkraft, die sich aus den beiden resultierenden Unwuchtkräfte ergibt, übergeben, während die resultierenden Unwuchtkräfte selber innere Kräfte in der Baueinheit bilden. Möglich ist auch, dass das Schwingungssystem in die Baueinheit integriert ist. In diesem Fall wird über eine Schnittstelle die Baueinheit mit der Schwingungsprüfeinrichtung oder dem Prüfling gekoppelt, wobei dann über die Schnittstelle die über das in Resonanz schwingende Schwingungssystem verstärkte Prüfkraft übergeben werden kann.It is possible that the two unbalance exciters form a common structural unit, which can thus be coupled by means of a common interface to the vibration system. Only the total imbalance force resulting from the two resulting imbalance forces is then transferred via this interface, while the resulting imbalance forces themselves form internal forces in the structural unit. It is also possible that the vibration system is integrated into the unit. In this case, the unit is coupled via an interface with the Schwingungsprüfeinrichtung or the DUT, in which case over the interface via the resonant vibrating vibration system amplified test force can be transferred.

In alternativer Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden Unwuchterreger jeweils als singuläre Baueinheiten ausgebildet. Diese können dann über ein beliebig gestaltetes Kopplungselement miteinander koppelbar sein. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht den Einsatz der Unwuchterreger jeweils als singuläre Baueinheiten ohne gleichzeitigen Einsatz des anderen Unwuchterregers sowie auch den Einsatz von beiden Unwuchterregern gemeinsam mit den zuvor erläuterten Vorteilen der verbesserten Regelbarkeit der Erregerkraftamplitude der beiden Unwuchterreger.In an alternative embodiment of the invention, the two unbalance exciters are each formed as a single units. These can then be coupled to each other via an arbitrarily designed coupling element. Such a configuration allows the use of unbalance exciters each as a single units without simultaneous use of the other unbalance exciter and also the use of two unbalance exciters together with the previously explained advantages of improved controllability of the exciter force amplitude of the two unbalance exciters.

Für den Antrieb der Unwuchtmassen der beiden Unwuchterreger gibt es vielfältige Möglichkeiten. Um lediglich einige Beispiele zu nennen, sind die Unwuchtmassen des ersten Unwuchterregers von einem gemeinsamen ersten Antriebsaggregat antreibbar, während die Unwuchtmassen des zweiten Unwuchterregers von einem gemeinsamen zweiten Antriebsaggregat antreibbar sind. In diesem Fall kann dann eine gemeinsame Steuerung des ersten und des zweiten Antriebsaggregates durch eine Steuereinrichtung erfolgen, welche dann auch für die Vorgabe und Veränderung der relativen Phasenlage zwischen der ersten resultierenden Unwuchtkraft und der zweiten resultierenden Unwuchtkraft zuständig ist. In alternativer Ausgestaltung der Erfindung wird jede der vier Unwuchtmassen jeweils von einem Antriebsaggregat angetrieben, wobei in diesem Fall eine gemeinsame Steuereinrichtung die Antriebsaggregate der vier Unwuchtmassen ansteuert. Hierbei ist auch denkbar, dass die Antriebsaggregate selber über eine Teilsteuereinrichtung verfügen, wobei dann eine der Teilsteuereinrichtungen oder eine zusätzliche Steuereinrichtung für die Vorgabe und Veränderung der relativen Phasenlage der resultierenden Unwuchtkräfte zuständig sein kann. Die einzelnen genannten Steuereinrichtungen können auch miteinander vernetzt sein, insbesondere zwecks Synchronisierung und Vorgabe der Phasenlage.There are many possibilities for driving the imbalance masses of the two unbalance exciters. To name just a few examples, the imbalance masses of the first unbalance exciter are drivable by a common first drive unit, while the imbalance masses of the second imbalance exciter are driven by a common second drive unit. In this case, a common control of the first and the second drive unit can then take place by a control device, which is then responsible for the specification and change in the relative phase position between the first resulting unbalance force and the second resulting unbalance force. In an alternative embodiment of the invention, each of the four imbalance masses is driven in each case by a drive unit, in which case a common control device controls the drive units of the four imbalance masses. In this case, it is also conceivable that the drive units themselves have a sub-control device, in which case one of the sub-control devices or an additional control device can be responsible for specifying and changing the relative phase position of the resulting unbalance forces. The individual mentioned control devices can also be networked with each other, in particular for the purpose of synchronization and specification of the phase position.

Möglich ist, dass der mit den Unwuchterregern gebildete Aktuator in dem Arbeitsbereich üblicher anderer Aktuatoren arbeitet. Beispielsweise kann der Aktuator einen hydraulischen Pulser ersetzen, welcher beispielsweise in einem Frequenzbereich bis 60 Hz arbeitet. Während allerdings physikalisch oder angesichts des erforderlichen Bauaufwands der Frequenzbereich für Erregerfrequenzen anderer Aktuatoren begrenzt ist, hängt die machbare Erregerfrequenz für den erfindungsgemäß mit Unwuchterregern gebildeten Aktuator lediglich von den möglichen Antriebsdrehzahlen für die Unwuchtmassen ab, die je nach Ausgestaltung des eingesetzten Antriebsaggregates und unter Umständen eingesetzten Getrieben sowie der für die Lagerung der Unwuchtmassen eingesetzten Lageeinheiten nahezu unbegrenzt ist. Demgemäß schlägt die Erfindung vor, dass in besonderer Ausgestaltung der Erfindung die Antriebsdrehzahl der Unwuchtmassen mehr als 3000 U/min, insbesondere mehr als 8000 U/min, beträgt. Derartige hohe Antriebsdrehzahlen und hieraus resultierenden hohe Frequenzen können auch mit verhältnismäßig kleinem Bauraum für Antriebsaggregat, Aktuator, Resonanzprüfaktuator und letztendlich Schwingungsprüfeinrichtung gewährleistet werden.It is possible that the actuator formed with the imbalance exciters works in the workspace of other conventional actuators. For example, the actuator can replace a hydraulic pulser, which operates, for example, in a frequency range up to 60 Hz. However, while physically or in view of the required construction of the frequency range for excitation frequencies of other actuators is limited, the feasible excitation frequency depends on the invention formed with unbalance exciters only from the possible drive speeds for the imbalance masses, depending on the design of the drive unit used and possibly used transmissions and the positional units used for the storage of imbalance masses is almost unlimited. Accordingly, the invention proposes that in a particular embodiment of the invention, the drive speed of the imbalance masses is more than 3000 U / min, in particular more than 8000 U / min. Such high input speeds and resulting high frequencies can be ensured even with relatively small space for drive unit, actuator, Resonanzprüfaktuator and ultimately Schwingungsprüfeinrichtung.

Durchaus möglich ist, dass der Resonanzprüfaktuator über eine geeignete Schnittstelle mit dem Prüfling oder einer Abstützung des Prüflings gekoppelt ist. Für eine besonders kompakte Ausgestaltung der Schwingungsprüfeinrichtung ist der Prüfling selbst in das Schwingungssystem integriert, so dass insbesondere eine Masse und/oder eine Steifigkeit des Schwingungssystems von dem Prüfling selbst gebildet ist.It is quite possible that the Resonanzprüfaktuator is coupled via a suitable interface with the DUT or a support of the DUT. For a particularly compact Embodiment of the Schwingungsprüfeinrichtung the specimen itself is integrated into the vibration system, so that in particular a mass and / or rigidity of the vibration system is formed by the candidate itself.

Durchaus möglich ist, dass in der Schwingungsprüfeinrichtung lediglich ein Resonanzprüfaktuator eingesetzt ist mit einer einzigen periodisch oszillierenden Belastung, die durch diesen Resonanzprüfaktuator erzeugt wir. In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung erfolgt allerdings keine eindimensionale oder einfache Belastung des Prüflings. Vielmehr findet erfindungsgemäß eine erste periodisch oszillierende Belastung sowie eine zweite periodisch oszillierende Belastung zur Beaufschlagung des Prüflings Einsatz. Die zweite periodisch oszillierende Belastung ist der ersten periodisch oszillierenden Belastung überlagert, wobei die beiden Belastungen unterschiedliche Wirkungen besitzen. Bei den Belastungen mit unterschiedlichen Wirkungen kann es sich beispielsweise um Kräfte handeln, die aber unterschiedliche Richtungssinne besitzen. Ebenfalls möglich ist, dass es sich bei den Belastungen um Momente mit unterschiedlichen Wirkachsen, beispielsweise ein Torsionsmoment und/oder ein Biegemoment, handelt. Ebenfalls denkbar ist, dass eine Belastung eine beliebige Kraft und die andere Belastung ein beliebiges Moment ist. Vorzugsweise besteht die unterschiedliche Wirkung in der Erzeugung unterschiedlicher Spannungszustände in dem Prüfling, beispielsweise in einer Schubspannung einerseits und einer Normalspannung andererseits, wobei aber auch die Überlagerung von gleichartigen Spannungen unterschiedlicher Richtungen möglich ist.It is entirely possible that in the Schwingungsprüfeinrichtung only one Resonanzprüfaktuator is used with a single periodic oscillating load that we generated by this Resonanzprüfaktuator. In a further development of the vibration testing device according to the invention, however, there is no one-dimensional or simple loading of the test object. Rather, according to the invention, a first periodically oscillating load and a second periodically oscillating load are used to load the test piece. The second periodically oscillating load is superimposed on the first periodically oscillating load, the two loads having different effects. For example, the loads with different effects can be forces that have different directions. It is also possible that the loads are moments with different axes of action, for example a torsional moment and / or a bending moment. It is also conceivable that one load is an arbitrary force and the other load is an arbitrary moment. Preferably, the different effect in the generation of different stress states in the specimen, for example in a shear stress on the one hand and a normal stress on the other hand, but also the superposition of similar voltages of different directions is possible.

Erfindungsgemäß wird die erste periodisch oszillierende Belastung über einen ersten Resonanzprüfaktuator erzeugt. Dieser weist ein erstes Schwingungsteilsystem auf, welches eine erste Resonanzfrequenz besitzt und über einen erste Aktuator, der mit zwei Unwuchterregern gebildet ist, zu Schwingungen bei der ersten Resonanzfrequenz angeregt wird. Entsprechend ist ein zweiter Resonanzprüfaktuator mit einem zweiten Schwingungsteilsystem gebildet, welches über einen zweiten Aktuator mit zwei Unwuchterregern zu Resonanzschwingungen angeregt wird. Die erfindungsgemäße Nutzung von zwei Resonanzprüfaktuatoren hat zur Folge, dass in Folge der Ausnutzung der Resonanzüberhöhungen der Übertragungsfunktionen der beiden Schwingungsteilsysteme mit minimalem Energieeintrag, also minimaler von den Aktuatoren aufzubringenden Energien, große Schwingungsamplituden, also auch große Belastungen, erzeugt werden können. Die Ausnutzung der Resonanz führt somit zu einer Art Verstärkung und Erhöhung des Wirkungsgrads der Schwingungsprüfeinrichtung.According to the invention, the first periodically oscillating load is generated via a first resonance test actuator. This has a first vibration subsystem, which has a first resonance frequency and is excited via a first actuator, which is formed with two unbalance exciters, to oscillations at the first resonant frequency. Accordingly, a second Resonanzprüfaktuator is formed with a second vibration subsystem, which is excited via a second actuator with two unbalance exciters to resonant vibrations. The use of two Resonanzprüfaktuatoren invention has the consequence that as a result of exploiting the resonance peaks of the transfer functions of the two vibration subsystems with minimal energy input, so minimal applied by the actuators energies, large vibration amplitudes, including large loads can be generated. The utilization of the resonance thus leads to a kind of reinforcement and increase the efficiency of the Schwingungsprüfeinrichtung.

Für die eingangs erläuterten Schwingungsprüfeinrichtungen gemäß dem Stand der Technik sind Schwingungssysteme mit dem Tisch und Federn gebildet, während der Prüfling starr mit dem Tisch gekoppelt ist und lediglich den Vibrationen des Tisches ausgesetzt wird, so dass die Belastung des Prüflings darin besteht, dass der Prüfling dem Bewegungsprofil des Tisches folgen muss. Innere Kraftgrößen des mit dem Tisch gebildeten Schwingungssystems, also beispielsweise eine Kraft in einer den Tisch abstützenden Feder, beaufschlagen den Prüfling nicht. Andererseits erfordert die Resonanzanregung einer derartigen Schwingungsprüfeinrichtung mit schwingendem Tisch, dass die verhältnismäßig große Masse des Tischs, die in diesem Fall Bestandteil des Schwingungssystems ist, von dem Aktuator bewegt werden muss. Die vorliegende Erfindung geht hier einen anderen Weg: Durchaus möglich ist, dass auch erfindungsgemäß der Prüfling an einer Art schwingendem Tisch oder einer schwingenden Masse abgestützt ist. Allerdings sind erfindungsgemäß ergänzend zum Tisch oder zu der Abstützung das erste Schwingungsteilsystem und das zweite Schwingungsteilsystem vorgesehen, in denen die (verallgemeinerte) Masse oder eine gemeinsame (verallgemeinerte) Masse Relativschwingungen zu dem Tisch oder der Abstützung ausführen kann. In diesen Schwingungsteilsystemen kann dann die Dimensionierung und Schwingungsanregung grundsätzlich unabhängig von den mechanischen Eigenschaften des Tischs selbst und dessen Abstützung gegenüber der Umgebung erfolgen, wobei natürlich eine gewisse Wechselwirkung der Bewegung des Tisches oder der Abstützung mit der Bewegung der Schwingungssysteme vorhanden sein kann, wenn der Tisch oder die Abstützung einer Schwingerkette bilden, in welcher der Tisch oder die Abstützung über Federelemente an die Umgebung angekoppelt ist und wiederum der Prüfling und die Schwingungssysteme an den Tisch oder die Abstützung angekoppelt sind.For the above-described Schwingungsprüfeinrichtungen according to the prior art vibration systems are formed with the table and springs, while the specimen is rigidly coupled to the table and is only exposed to the vibrations of the table, so that the load of the specimen is that the specimen Movement profile of the table must follow. Internal forces of the vibration system formed with the table, so for example a force in a spring supporting the table, do not act on the test specimen. On the other hand, the resonant excitation of such a vibrating table vibrator requires that the relatively large mass of the table, which in this case is part of the vibratory system, be moved by the actuator. The present invention is based on a different approach: It is entirely possible that, according to the invention, the test specimen is also supported on a kind of oscillating table or an oscillating mass. However, according to the invention, in addition to the table or the support, the first vibration subsystem and the second vibration subsystem are provided, in which the (generalized) mass or a common (generalized) mass can perform relative oscillations to the table or support. In these vibration subsystems, the dimensioning and vibration excitation can then basically be independent of the mechanical properties of the table itself and its support to the environment, whereby, of course, some interaction of the movement of the table or the support with the movement of the vibration systems may be present when the table or form the support of a vibrating chain, in which the table or the support is coupled via spring elements to the environment and in turn the specimen and the vibration systems are coupled to the table or the support.

Durchaus möglich ist, dass die Resonanzfrequenzen und damit auch die Anregungsfrequenzen der Aktuatoren unterschiedlich ist, was zur Folge hat, dass die mit den Resonanzprüfaktuatoren erzeugten Belastungen unterschiedliche Frequenzen besitzen. Beispielsweise können infolge der unterschiedlichen Anregungsfrequenzen Maxima der beiden Resonanzprüfaktuatoren zu einem Zeitpunkt gleichzeitig auftreten, während diese zu anderen Zeitpunkten unterschiedliche zeitliche Abstände voneinander besitzen können oder ein Maximum eines Resonanzprüfaktuators mit einem Minimum des anderen Resonanzprüfaktuators zusammentreffen können.It is entirely possible that the resonance frequencies and thus also the excitation frequencies of the actuators are different, which has the consequence that the loads generated with the Resonanzprüfaktuatoren have different frequencies. For example, due to the different excitation frequencies, maxima of the two Resonanzprüfaktuatoren occur simultaneously at a time, while they may have different time intervals from each other at different times or a maximum of Resonanzprüfaktuators can coincide with a minimum of the other Resonanzprüfaktuators.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung nutzt die Erkenntnis, dass es nicht immer vorteilhaft ist, wenn die Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungsteilsysteme unterschiedlich sind, so dass für die Resonanzanregung der beiden Schwingungsteilsysteme die Aktuatoren bei unterschiedlichen Erregerfrequenzen arbeiten müssten. Grund hierfür ist, dass für die unterschiedlichen Erregerfrequenzen die Systemantworten zu einer ständig wechselnden Überlagerung der beiden Belastungen führen würden, beispielsweise in der Art einer ”Schwebung”, so dass keine definierten Prüfbedingungen vorliegen. Auf Grundlage dieser Erkenntnis schlägt die Erfindung vor, die beiden Schwingungssysteme derart auszulegen und zu gestalten oder abzustimmen, dass die Resonanzfrequenzen der beiden Schwingungsteilsysteme (ungefähr) übereinstimmen. Bei Betrieb beider Schwingungsteilsysteme mit derselben Erregerfrequenz und in Resonanz sind die Belastungen des Prüflings sehr unterschiedlich je nach Phasenlage der beiden Schwingungen der Schwingungssysteme, die durch eine Steuereinrichtung durch geeignete Vorgabe der Phasenlage der resultierenden Unwuchtkräfte der beiden Unwuchterreger zueinander gesteuert oder geregelt werden kann. Treten die Maxima der beiden Schwingungsteilsysteme gleichzeitig auf, führt dies zu einer höheren Belastung als wenn ein Schwingungsteilsystem den Zustand der maximalen Belastung durch dieses erreicht, während das andere Schwingungsteilsystem gerade einen Zustand erreicht hat, in welchem die durch dieses hervorgerufene Belastung einen Nulldurchgang hat. Dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäß dadurch Sorge getragen, dass eine Steuereinrichtung, die auch in zwei miteinander gekoppelten Steuereinheiten bestehen kann, den ersten Aktuator sowie den zweiten Aktuator ansteuert. Die Ansteuerung erfolgt mit gleichen Erregerfrequenzen, die der ersten und zweiten Resonanzfrequenz entsprechen, wobei, wie bereits oben erläutert, auch geringfügige Abweichungen der Erregerfrequenz von den Resonanzfrequenzen möglich sind, sofern die Resonanzüberhöhung für die beiden Schwingungsteilsysteme ausgenutzt wird. Weiterhin erfolgt die Ansteuerung durch die Steuereinrichtung derart, dass die Anregung durch die beiden Aktuatoren mit zueinander korrelierter vorgegebener Phasenlage erfolgt. Um hier lediglich einige Beispiele zu nennen, kann die Phasenverschiebung zwischen der Anregung durch die beiden Aktuatoren 0° oder 90° oder 180° betragen oder einen beliebigen anderen Winkel zwischen 0° und 180°. Möglich ist, dass für eine Prüfung auch unterschiedliche zueinander korrelierte Phasenlagen für einen definierten Prüfzeitraum vorgegeben werden oder eine Art ”Sweep” der Phasenlage erfolgt.Another embodiment of the invention uses the knowledge that it is not always advantageous if the resonance frequencies of the two vibration subsystems are different, so that for the resonance excitation of the two vibration subsystems, the actuators would have to work at different exciter frequencies. The reason for this is that for the different excitation frequencies the system responses would lead to a constantly changing superposition of the two loads, for example in the manner of a "beat", so that there are no defined test conditions. On the basis of this knowledge, the invention proposes to design and design the two vibration systems such that the resonance frequencies of the two vibration subsystems coincide (approximately). When operating both vibration subsystems with the same excitation frequency and in resonance, the loads of the specimen are very different depending on the phase position of the two oscillations of the vibration systems, which can be controlled or controlled by a control device by appropriate specification of the phase position of the resulting imbalance forces of the two imbalance exciter. If the maxima of the two vibration subsystems occur simultaneously, this leads to a higher load than if one vibration subsystem reaches the state of maximum load thereat while the other vibration subsystem has just reached a state in which the load caused by it has a zero crossing. According to the invention, this finding is ensured by the fact that a control device, which may also consist of two control units coupled to one another, actuates the first actuator and the second actuator. The control is carried out with the same exciter frequencies corresponding to the first and second resonant frequency, wherein, as already explained above, even slight deviations of the excitation frequency of the resonance frequencies are possible, provided that the resonance peak for the two vibration subsystems is utilized. Furthermore, the control is carried out by the control device such that the excitation is carried out by the two actuators with each other correlated predetermined phase position. To mention just a few examples here, the phase shift between the excitation by the two actuators can be 0 ° or 90 ° or 180 ° or any other angle between 0 ° and 180 °. It is possible that for a test, different phase relationships correlated to each other are given for a defined test period or a kind of "sweep" of the phase position is performed.

Möglich ist, dass für diese Ausführungsform die Resonanzfrequenzen der Schwingungsteilsysteme exakt identisch sind. In der Praxis werden diese jedoch nicht immer exakt übereinstimmen, so dass anspruchsgemäß ”ungefähr” gleiche Resonanzfrequenzen beansprucht sind und beansprucht ist, dass die Erregerfrequenz Ω ”ungefähr” den Resonanzfrequenzen entspricht. Hiermit sollen auch Abweichungen der Frequenzen erfasst werden, die dennoch eine Resonanzüberhöhung der Schwingungsteilsysteme ausnutzen. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Abweichung der Erregerfrequenz von mindestens einer Resonanzfrequenz und/oder der Resonanzfrequenzen um plus/minus 10%, insbesondere plus/minus 5% oder plus/minus 2% handeln. Ebenfalls möglich ist, dass als Erregerfrequenz eine Frequenz genutzt wird, bei welcher die Übertragungsfunktionen der Schwingungsteilsysteme jeweils 80%, 90% oder 95% des Maximums bei den Resonanzfrequenzen nicht unterschreiten.It is possible that for this embodiment, the resonance frequencies of the vibration subsystems are exactly identical. In practice, however, these will not always coincide exactly, so that claimed "approximately" equal resonance frequencies are claimed and claimed that the excitation frequency Ω "approximately" corresponds to the resonance frequencies. Hereby also deviations of the frequencies are to be detected, which still exploit an increase in resonance of the vibration subsystems. By way of example, this may be a deviation of the excitation frequency from at least one resonance frequency and / or the resonance frequencies by plus / minus 10%, in particular plus / minus 5% or plus / minus 2%. It is also possible that a frequency is used as the excitation frequency at which the transfer functions of the vibration subsystems do not fall below 80%, 90% or 95% of the maximum at the resonance frequencies.

Grundsätzlich denkbar ist, dass, insbesondere bei bekannten mechanischen Eigenschaften des Prüflings, bspw. den unterschiedlichen relevanten Steifigkeiten und der Masse und Masseverteilung des Prüflings, eine konstruktive Gestaltung der Schwingungsprüfeinrichtung mit den Schwingungsteilsystemen derart erfolgt, dass die Resonanzfrequenzen der Schwingungsteilsysteme hinreichend übereinstimmen. Sind aber die mechanischen Eigenschaften des Prüflings a priori nicht bekannt oder sollen unterschiedliche Prüflinge mit der Schwingungsprüfeinrichtung untersucht werden, schlägt die Erfindung vor, dass (mindestens) eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist, über welche die Resonanzfrequenz zumindest eines Schwingungsteilsystems einstellbar ist. Möglich ist, dass eine Verstellung der Resonanzfrequenz erfolgt über die Veränderung einer in dem Schwingungsteilsystem wirksamen Steifigkeit, wobei beispielsweise zusätzlich versteifende Elemente in dem Schwingungsteilsystem eingesetzt werden können, welche somit in Parallelschaltung oder Reihenschaltung zu dem Prüfling in den Kraftfluss in das Schwingungsteilsystem eingeschaltet sind. Vorzugsweise erfolgt aber eine Beeinflussung der Resonanzfrequenz des Schwingungsteilsystems über eine Veränderung der schwingenden Masse. Möglich ist hierbei, dass eine Masse erhöht oder verringert wird, indem beispielweise die Einstelleinrichtung das Anschrauben von Zusatzmassen ermöglicht. Ebenfalls möglich ist, dass die Einstelleinrichtung die Lage oder den Ort einer Masse verändert, wodurch eine Massenverteilung des Schwingungsteilsystems verändert wird mit hierdurch herbeigeführter Veränderung eines Massen- oder Flächenträgheitsmoments o. ä. Möglich ist, dass über die Einstelleinrichtung eine Masse oder Steifigkeit in Stufen veränderbar ist, wie dies für das Anschrauben von Zusatzmassen oder einer Zusatzsteifigkeit der Fall ist. Eine besonders gute Einstellmöglichkeit ergibt sich, wenn die Einstelleinrichtung stufenlos die Veränderung eines Orts einer Masse, beispielsweise den Abstand einer oszillierenden Masse von einer Bewegungsachse ermöglicht, wobei eine feinfühlige Einstellung über eine geeignete Einstelleinrichtung wie einen Spindeltrieb o. ä. ermöglicht sein kann.In principle, it is conceivable that, in particular with known mechanical properties of the test object, for example the different relevant stiffnesses and the mass and mass distribution of the test object, a structural design of the vibration test device with the vibration subsystems takes place in such a way that the resonance frequencies of the vibration subsystems sufficiently match. However, if the mechanical properties of the test specimen are not known a priori or if different test specimens are to be examined with the oscillation testing device, the invention proposes that (at least) an adjusting device be provided, via which the resonant frequency of at least one oscillation subsystem can be set. It is possible that an adjustment of the resonance frequency takes place via the change in an effective in the vibration subsystem stiffness, for example, additional stiffening elements can be used in the vibration subsystem, which are thus turned on in parallel or series connection to the DUT in the power flow into the vibration subsystem. Preferably, however, an influencing of the resonant frequency of the vibration subsystem via a change in the oscillating mass. It is possible here that a mass is increased or decreased by, for example, the adjustment allows the screwing of additional masses. It is also possible that the adjustment changed the position or location of a mass, whereby a mass distribution of the vibration subsystem is changed with this brought about a change in mass or moment of inertia o. Ä. It is possible that via the adjustment a mass or rigidity in stages changeable is, as is the case for the attachment of additional mass or an additional stiffness. A particularly good adjustment is obtained when the adjustment infinitely allows the change of a location of a mass, such as the distance of an oscillating mass from a movement axis, with a sensitive adjustment via a suitable adjustment such as a spindle drive o.

Durchaus möglich ist, dass die beiden Schwingungsteilsysteme ”zusätzlich” zu dem Prüfling ausgebildet sind und an den Prüfling angekoppelt sind, insbesondere über ein Federelement der Schwingungsteilsysteme, welches dann die Belastung an den Prüfling überträgt. Für eine besondere erfindungsgemäße Ausgestaltung verläuft der Kraftfluss allerdings in dem ersten Schwingungsteilsystem und/oder dem zweiten Schwingungsteilsystem über den Prüfling. Damit wird der Prüfling Bestandteil des ersten und/oder zweiten Schwingungsteilsystems. Dies hat zur Folge, dass schwingende innere Kraftgrößen der Schwingungsteilsysteme die Belastung des Prüflings bilden. Andererseits hat diese Ausgestaltung zur Folge, dass die Steifigkeit des ersten Schwingungsteilsystems und des zweiten Schwingungsteilsystems von dem Prüfling abhängig ist. Hierbei kann es sich um eine beliebige Abhängigkeit handeln – beispielsweise kann die Steifigkeit der Schwingungsteilsysteme von einer Längssteifigkeit, Quersteifigkeit, Biegesteifigkeit und/oder Torsionssteifigkeit des Prüflings abhängig sein. It is entirely possible that the two vibration subsystems are "additionally" formed to the DUT and are coupled to the DUT, in particular via a spring element of the vibration subsystems, which then transmits the load to the DUT. For a particular embodiment according to the invention, however, the power flow in the first vibration subsystem and / or the second vibration subsystem extends over the test specimen. Thus, the specimen is part of the first and / or second vibration subsystem. As a result, oscillating internal force quantities of the vibration subsystems form the load of the test object. On the other hand, this configuration has the consequence that the rigidity of the first vibration subsystem and the second vibration subsystem is dependent on the DUT. This may be an arbitrary dependency - for example, the stiffness of the vibration subsystems of a longitudinal stiffness, transverse stiffness, bending stiffness and / or torsional stiffness of the specimen dependent.

Die Schwingungsteilsysteme können beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als Linearschwinger, Biegeschwinger, Torsionsschwinger oder Umlaufbiegeschwinger mit einer beliebigen Zahl von Freiheitsgraden. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Schwingungsteilsystem als ein Torsions-Schwingungssystem ausgebildet, bei welchem beispielsweise der Prüfling in Richtung seiner Längsachse als eine Art Torsionsfeder beaufschlagt wird. Hingegen ist für diese besondere Ausgestaltungsform das zweite Schwingungsteilsystem als ein Biege-Schwingungssystem ausgebildet, bei welchem der Prüfling quer zu seiner Längsachse auf Biegung beaufschlagt sein kann. Für eine derartige Ausgestaltung kommt in dem Prüfling somit die durch die Torsion hervorgerufene Torsionsspannung und Schubspannung, welche radial nach außen ausgehend von der Längsachse größer wird, zur Überlagerung mit einer Normalspannung, welche quer zur Längsachse und quer zur Biegeachse ausgehend von einer neutralen Faser des Prüflings nach außen zunimmt. Durch geeignete Steuerung der Phasenlage der Anregung der beiden Schwingungsteilsysteme kann die Vorgabe der zeitlichen Überlagerung der genannten Belastungen über die Steuereinrichtung vorgegeben werden. Durchaus möglich ist hierbei, dass ein einziges Bauteil sowohl die Torsionsschwingungen um eine erste Achse ausführende oszillierende Masse des Torsions-Schwingungssystems bildet als auch die Biegeschwingungen um eine zweite Achse ausführende Masse des Biege-Schwingungssystems bildet.The vibration subsystems may be of any desired design, for example as linear oscillators, flexural vibrators, torsional oscillators or rotary bending oscillators with an arbitrary number of degrees of freedom. In a particular embodiment of the invention, the first vibration subsystem is designed as a torsional vibration system in which, for example, the specimen is acted upon in the direction of its longitudinal axis as a kind of torsion spring. By contrast, for this particular embodiment, the second vibration subsystem is designed as a bending vibration system in which the specimen can be subjected to bending transverse to its longitudinal axis. For such a configuration, the torsion stress and shear stress caused by the torsion, which becomes larger radially outward from the longitudinal axis, thus comes to overlap with a normal stress, which is transverse to the longitudinal axis and transverse to the bending axis, starting from a neutral fiber of the test specimen increases to the outside. By suitable control of the phase position of the excitation of the two vibration subsystems, the specification of the temporal superposition of said loads can be specified via the control device. Quite possible in this case is that a single component forms both the torsional oscillations about an oscillating mass of the torsional vibration system that is executing about a first axis and also forms the bending vibrations about a second axis of the bending vibration system.

In weiterer Ausgestaltung dieses Lösungsgedankens ist das Torsions-Schwingungssystem mit zwei Massen, beispielsweise zwei Torsionsscheiben gebildet, welche Oszillationsschwingungen ausführen. In dem Torsions-Schwingungssystem sind diese beiden Massen oder Scheiben über den auf Torsion beanspruchten Prüfling miteinander gekoppelt. Für derartige Ausgestaltung kann beispielsweise eine Einstellung der Resonanzfrequenz des Torsions-Schwingungssystems erfolgen, indem mindestens eine oszillierend rotierende Masse verändert wird, indem eine Zusatzmasse angekoppelt wird oder der Abstand einer Teilmasse von der Torsionsachse an der Masse geändert wird. Zur Bildung des Biege-Schwingungssystems wirkt zwischen den beiden Rotationsschwingungen um die Torsionsachse ausführenden Massen oder Torsionsscheiben abseits einer Längsachse oder der Torsionsachse des Prüflings ein Aktuator, welcher als Belastung eine Kraft erzeugt, die parallel zu einer Längsachse oder Torsionsachse des Prüflings orientiert ist und ein Biegemoment auf den Prüfling aufbringt. Damit können die Massen auch den Hebelarm für die Erzeugung des Biegemoments zur Verfügung stellen, so dass diese multifunktional ausgebildet sind, wodurch sich eine kompakte Schwingungsprüfeinrichtung ergibt. Es versteht sich, dass die Massen des Torsions-Schwingungssystems abweichend zu den genannten scheibenförmigen Körpern eine beliebige Geometrie besitzen können, beispielsweise in Form eines Balkens oder mit sich kreuzenden Streben. Über Zusatzmassen an den Streben kann dann einerseits die Beeinflussung der Resonanzfrequenz des Torsions-Schwingungssystems und andererseits des Biege-Schwingungssystems erfolgen.In a further refinement of this solution, the torsional vibration system is formed with two masses, for example two torsion discs, which perform oscillation oscillations. In the torsional vibration system, these two masses or disks are coupled together via the torsionally stressed test specimen. For such a configuration, for example, an adjustment of the resonant frequency of the torsional vibration system can be carried out by at least one oscillating rotating mass is changed by an additional mass is coupled or the distance of a partial mass of the torsion axis is changed to the mass. To form the bending vibration system acts between the two rotational vibrations about the torsion axis exporting masses or torsion disks away from a longitudinal axis or the torsion axis of the specimen, an actuator which generates a load as a force which is oriented parallel to a longitudinal axis or torsion axis of the specimen and a bending moment on the test specimen applies. Thus, the masses can also provide the lever arm for the generation of the bending moment available, so that they are multifunctional, resulting in a compact Schwingungsprüfeinrichtung. It is understood that the masses of the torsional vibration system can deviate from the disc-shaped bodies have any geometry, for example in the form of a bar or with crossing struts. About additional masses on the struts can then be done on the one hand to influence the resonant frequency of the torsional vibration system and on the other hand, the bending-vibration system.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind die Schwingungsteilsysteme nicht als Torsions-Schwingungssystem sowie Biege-Schwingungssystem ausgebildet. Vielmehr sind mit dieser Ausgestaltung die beiden Schwingungsteilsysteme jeweils als Schwingungsteilsysteme mit translatorischem Freiheitsgrad ausgebildet mit Schwingungsachsen, die zueinander versetzt sind oder um einen Winkel α zueinander geneigt sind. Für diese Ausgestaltung der Schwingungsprüfeinrichtung kommen vorzugsweise in dem Prüfling zueinander geneigte oder versetzte translatorisch oszillierende Kräfte und/oder hierdurch erzeugte Biegemomente zur Überlagerung, was für einige Prüflinge den tatsächlichen Belastungen im Betrieb sehr nahe kommen können.In a further possible embodiment of the invention, the vibration subsystems are not designed as a torsional vibration system and bending vibration system. Rather, with this embodiment, the two vibration subsystems are each formed as a vibration subsystems with translational degree of freedom with vibration axes which are offset from one another or are inclined at an angle α to each other. For this embodiment of the Schwingungsprüfeinrichtung preferably come in the sample to each other inclined or offset translational oscillating forces and / or bending moments generated thereby for superimposition, which may come very close to the actual loads during operation for some candidates.

Die Einsatzmöglichkeiten einer derartigen Schwingungsprüfeinrichtung können erweitert werden, wenn der Neigungswinkel der Schwingungsachsen veränderbar ist, so dass die Schwingungsachsen entsprechend den Belastungen im realen Betrieb des Prüflings angepasst werden können.The possible applications of such a vibration testing device can be expanded if the angle of inclination of the vibration axes can be changed, so that the vibration axes can be adjusted in accordance with the loads in real operation of the test object.

Für eine besondere erfindungsgemäße Lösung findet eine Schwingungsprüfeinrichtung der zuvor erläuterten Art Einsatz für die Prüfung von Kurbelwellen, Kurbelwellenlagern oder Kurbelwellengehäusen eines Fahrzeugs. Eine Prüfung derartiger Prüflinge ist bis zur vorliegenden Erfindung vorrangig erfolgt durch Resonanz-Schwingungsteilsysteme, in welchen der Prüfling ausschließlich einer Belastung ausgesetzt wurde. So wurden Kurbelwellen beispielsweise in einem Torsions-Schwingungssystem geprüft, in welchem die Kurbelwelle als kontinuierliche Torsionsfeder zwischen zwei relativ zueinander zu Torsionsschwingungen angeregte scheibenförmige Massen oder Balken zwischengeschaltet war. Alternativ erfolgte eine Prüfung von Kurbelwellen, indem die Kurbelwelle endseitig mit quer zur Längsachse der Kurbelwelle orientierten Querbalken gekoppelt wurde. Zwischen den Querbalken hat gemäß diesem Stand der Technik ein elektromagnetischer Aktuator eine parallel zur Längsachse der Kurbelwelle orientierte oszillierende Kraft erzeugt, die ein oszillierendes Biegemoment in der Kurbelwelle erzeugt hat. Ebenfalls eingesetzt wurde die zweiachsige Prüfung mittels geeigneter Hydraulikaktuatoren. Die Erfindung hat erkannt, dass es für eine realitätsnahe Prüfung von Kurbelwellen nicht ausreichend ist, in der Schwingungsprüfeinrichtung ”irgendwie” eine Überlagerung eines Biegemoments sowie eines Torsionsmoments vorzunehmen. Vielmehr besitzt eine Kurbelwelle infolge des mäanderförmigen Verlaufs derselben ein für die Biegesteifigkeit und Biegebelastung relevantes Flächenträgheitsmoment, welches sich je nach Winkelstellung der Kurbelwelle um die Torsions- oder Rotationsachse stark ändert. Für eine realitätsnahe Prüfung der Kurbelwelle ist es somit wünschenswert, das maximale Biegemoment für eine Winkelstellung der Kurbelwelle in diese einzuleiten, welche der Winkelstellung entspricht, für welche im realen Betrieb der Kurbelwelle eine maximale Kraft von dem Pleuel auf die Kurbelwelle ausgeübt wird. Dies kann durch die erfindungsgemäße Steuerung der Phasenlage der Erregung der Schwingungsteilsysteme erfolgen. Das Vorgenannte gilt nicht nur für die Prüfung der Kurbelwelle selbst – entsprechendes gilt auch für die Prüfung der Kurbelwellenlager oder eine Prüfung eines Kurbelwellengehäuses oder von die Kurbelwellenlager abstützenden Gehäuseelementen.For a particular inventive solution finds a Schwingungsprüfeinrichtung the type described above use for the examination of crankshafts, crankshaft bearings or Crankshaft housings of a vehicle. Examination of such specimens is prior to the present invention primarily carried out by resonant vibration subsystems in which the specimen was subjected exclusively to a load. For example, crankshafts were tested in a torsional vibration system in which the crankshaft was interposed as a continuous torsion spring between two disc-shaped masses or beams excited relative to each other to torsional vibrations. Alternatively, an examination of crankshafts was carried out by coupling the crankshaft at its end with transverse bars oriented transversely to the longitudinal axis of the crankshaft. Between the transverse beams, according to this prior art, an electromagnetic actuator has generated an oscillating force oriented parallel to the longitudinal axis of the crankshaft, which has generated an oscillating bending moment in the crankshaft. Also used was the biaxial test by means of suitable hydraulic actuators. The invention has recognized that it is not sufficient for a realistic test of crankshafts to perform in the vibration tester "somehow" an overlay of a bending moment and a torsional moment. Rather, as a result of the meandering course of the crankshaft, it has a moment of inertia of area which is relevant for the flexural rigidity and bending load and which changes greatly depending on the angular position of the crankshaft about the torsional or rotational axis. For a realistic test of the crankshaft, it is thus desirable to introduce the maximum bending moment for an angular position of the crankshaft in this, which corresponds to the angular position for which in real operation of the crankshaft, a maximum force is exerted by the connecting rod on the crankshaft. This can be done by the inventive control of the phase position of the excitation of the vibration subsystems. The above applies not only to the testing of the crankshaft itself - the same applies to the testing of crankshaft bearings or a test of a crankshaft housing or by the crankshaft bearings supporting housing elements.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introduction to the description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Further features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.

1 zeigt schematisch ein Wirkprinzip einer erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung mit einem Schwingungs(-teil)system und einem Aktuator. 1 schematically shows an operating principle of a vibration test device according to the invention with a vibration (-teil) system and an actuator.

2 zeigt in einer Vorderansicht eine konstruktive Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung mit einem Schwingungs(teil-)system und einem Aktuator. 2 shows a front view of a structural design of a Schwingungsprüfeinrichtung invention with a vibration (partial) system and an actuator.

3 zeigt einen schematischen Teilschnitt III-III durch einen Aktuator der Schwingungsprüfeinrichtung gemäß 2. 3 shows a schematic partial section III-III through an actuator of the Schwingungsprüfeinrichtung according to 2 ,

4 zeigt schematisch ein Wirkprinzip einer erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung mit zwei Schwingungsteilsystemen und zwei Aktuatoren. 4 schematically shows an operating principle of a vibration test device according to the invention with two vibration subsystems and two actuators.

5 zeigt in einer Vorderansicht eine konstruktive Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung mit zwei Schwingungsteilsystemen und zwei Aktuatoren. 5 shows a front view of a structural design of a Schwingungsprüfeinrichtung invention with two vibration subsystems and two actuators.

6 zeigt die Schwingungsprüfeinrichtung gemäß 5 in einer Draufsicht. 6 shows the Schwingungsprüfeinrichtung according to 5 in a top view.

7 zeigt die von den Aktuatoren für das Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6 erzeugten Erregersignale mit einer vorgegebenen Phasenverschiebung. 7 shows that of the actuators for the embodiment according to 5 and 6 generated excitation signals with a predetermined phase shift.

8 zeigt die Übertragungsfunktionen der beiden Schwingungsteilsysteme für das Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6 mit bei gleichen Resonanzfrequenzen auftretenden Resonanzüberhöhungen. 8th shows the transfer functions of the two vibration subsystems for the embodiment according to 5 and 6 with resonance peaks occurring at the same resonance frequencies.

9 zeigt den Erregerkraftverlauf des ersten Schwingungsteilsystems in Abhängigkeit von dem Erregerkraftverlauf des zweiten Schwingungsteilsystems für das Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6. 9 shows the excitation force curve of the first vibration subsystem in response to the excitation force curve of the second vibration subsystem for the embodiment according to 5 and 6 ,

10 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung mit zwei Schwingungsteilsystemen und zwei Aktuatoren. 10 shows a further embodiment of a Schwingungsprüfeinrichtung invention with two vibration subsystems and two actuators.

11 zeigt die Übertragungsfunktionen der beiden Schwingungsteilsysteme gemäß 11 shows the transfer functions of the two vibration subsystems according to

10 mit Resonanzüberhöhungen, die bei voneinander abweichenden Resonanzfrequenzen auftreten. 10 with resonance peaks that occur at different resonant frequencies.

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

1 zeigt schematisch eine Schwingungsprüfeinrichtung 1. Diese verfügt über eine Steuereinrichtung 2, welche über ein Steuersignal 3 einen Aktuator 5 ansteuert. Der Aktuator 5 ist mit zwei Unwuchterregern ausgebildet, in welchen jeweils zwei Unwuchtmassen gegenläufig mit einer gleichen Frequenz rotieren. Der Aktuator 5 erzeugt eine Gesamt-Unwuchtkraft 7. Mit der Gesamt-Unwuchtkraft 7 wird ein Schwingungs(teil-)system 9 zu fremderregten Schwingungen angeregt, was, insbesondere nach dem Abklingen transienter Schwingungen im eingeschwungenen Zustand, zu einer Belastung 11 führt. Mit der Belastung 11 wird ein Prüfling 13 beaufschlagt. Der Prüfling 13 ist gegenüber der Umgebung 58 abgestützt, beispielsweise fest an einem Fundament eingespannt oder über ein Federelement 57 an einem Fundament abgestützt. Es ist darauf hinzuweisen, dass die schematische Prinzipskizze zum Wirkprinzip der schwingungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung 1 gemäß 1 nicht zwingend so zu verstehen ist, dass die Belastung 11 eine reine Ausgangsgröße des Schwingungssystems 9 ist, die dann dem Prüfling 13 zugeführt wird. Vielmehr kann der Prüfling 13 auch Bestandteil des Schwingungssystems 9 sein, indem dieser beispielsweise ein Federelement des Schwingungssystems 9 bildet, welches mit den Schwingungen als Bestandteil des Schwingungssystems 9 ausgelenkt wird, so dass die Federkraft die Belastung 11 bildet. Beispielsweise kann für die Ausbildung des Schwingungssystems 9 als translatorisches Schwingungssystem eine Längs- oder Quersteifigkeit des Prüflings 13 als Federelement genutzt werden. Ebenfalls möglich ist, dass eine Biegesteifigkeit des Prüflings 13 in einem als Biege-Schwingungssystem ausgebildeten Schwingungssystem 9 genutzt werden kann. Mit dem Aktuator 5 und dem zugeordneten Schwingungssystem 9 ist ein Resonanzprüfaktuator gebildet, welcher die Belastung 11 für den Prüfling 13 erzeugt. 1 schematically shows a vibration tester 1 , This has a control device 2 , which via a control signal 3 an actuator 5 controls. The actuator 5 is designed with two unbalance exciters in which two imbalance masses rotate in opposite directions with the same frequency. The actuator 5 creates a total imbalance 7 , With the total imbalance 7 becomes a vibration (partial) system 9 excited to foreign excited vibrations, which, in particular after the decay of transient oscillations in the steady state, to a load 11 leads. With the burden 11 becomes a candidate 13 applied. The examinee 13 is opposite the environment 58 supported, for example, firmly clamped to a foundation or via a spring element 57 supported on a foundation. It should be noted that the schematic schematic diagram of the operating principle of the vibrational Schwingungsprüfeinrichtung 1 according to 1 not necessarily to be understood that the burden 11 a pure output of the vibration system 9 is, then the examinee 13 is supplied. Rather, the examinee 13 also part of the vibration system 9 be by this example, a spring element of the vibration system 9 forms, which with the vibrations as part of the vibration system 9 is deflected, so that the spring force the load 11 forms. For example, for the training of the vibration system 9 as a translational vibration system, a longitudinal or transverse rigidity of the specimen 13 be used as a spring element. It is also possible that a bending stiffness of the specimen 13 in a vibration system designed as a bending vibration system 9 can be used. With the actuator 5 and the associated vibration system 9 a Resonanzprüfaktuator is formed, which is the burden 11 for the examinee 13 generated.

Für das Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 sind, soweit möglich, die Bezugszeichen gemäß 1 verwendet worden.For the embodiment according to 2 and 3 are, as far as possible, the reference numerals according to 1 used.

Gemäß 2 und 3 ist ein Schwingungssystem 9 mit einer Feder 14 gebildet, von welcher ein Federfußpunkt an eine Baueinheit 15 angelenkt ist. Die Baueinheit 15 verfügt über ein Gehäuse 16, in welchem sich zwei Unwuchterreger 17, 18 befinden. Jeder der Unwuchterreger 17, 18 besitzt ein Paar von Unwuchtmassen 19, 20 bzw. 21, 22. Der Unwuchterreger 17 erzeugt mittels der beiden Unwuchtmassen 19, 20 eine resultierende Unwuchtkraft 23, welche für die in 3 dargestellte Position der Unwuchtmassen 19, 20 nach oben orientiert ist. Horizontale Trägheitskräfte der Unwuchtmassen 19, 20 heben sich gegenseitig auf. Hingegen erzeugen die Unwuchtmassen 21, 22 eine resultierende Unwuchtkraft 24, welche in 3 nach unten orientiert ist. Bei gleichen Massen und Abständen von den Drehachsen erzeugen die Unwuchtmassen 1922 eine Gesamt-Unwuchtkraft 25, welche sich aus der Überlagerung der resultierenden Unwuchtkräfte 23, 24 ergibt, die für die in 3 skizzierte Phasenlage Null beträgt. Dies liegt daran, dass gemäß 3 die Unwuchtmassen 19, 20 sowie die Unwuchtmassen 21, 22 eine Phasenlage besitzen, so dass diese zueinander gegenläufig rotieren. Dies hat zur Folge, dass die resultierenden Unwuchtkräfte 23, 24 zum selben Zeitpunkt ihr Maximum erreichen, vgl. die skizzierte Stellung in 3. Für die Wahl einer abweichenden Phasenbeziehung für die Rotation der Unwuchtmassen 19, 20 gegenüber der Rotation der Unwuchtmassen 21, 22 ergibt sich eine Gesamt-Unwuchtkraft 25, welche von Null verschieden ist. Rotieren die Unwuchtmassen 19, 20 sowie 21, 22 mit einer Phasenverschiebung von Null, aber paarweise gegenläufig, so ergibt sich ein Betrag der Gesamt-Unwuchtkraft 25, welcher der Summe der Beträge der resultierenden Unwuchtkräfte 23, 24 entspricht. Für das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel trägt das Gehäuse 16 auch Antriebsaggregate für den Antrieb der Unwuchtmassen 1922. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel erfolgt der separate Antrieb der Unwuchtmassen 1922 über jeweils einer Unwuchtmasse zugeordnete Antriebsaggregate 2629. Die Antriebsaggregate 2629 werden über eine in 2 nicht dargestellte Steuereinrichtung 2 mit Steuersignalen 3 angesteuert, so dass eine definierte Phasenlage für die resultierenden Unwuchtkräfte 23, 24 vorgegeben ist, die über eine geeignete Steuerlogik der Steuereinrichtung 2 veränderbar ist. In dem Gehäuse 16 ist mit den Unwuchtmassen 1922 der Aktuator 5 gebildet. In dem Schwingungssystem 9 ist an der Feder 14 eine Masse federnd abgestützt, welche mit der Masse des Gehäuses, den entsprechenden Lagereinheiten, den Unwuchtmassen 1922 sowie der Masse der Antriebsaggregate 2629 gebildet ist. Das derart gebildete Feder-Masse-System, welches das Schwingungssystem 9 bildet, wird durch die Gesamt-Unwuchtkraft 25 zu Schwingungen angeregt. An die Feder 14 ist unter Zwischenschaltung eines Kopplungs- und Führungselementes 30 ein Endbereich des Prüflings 13 angekoppelt, dessen anderer Endbereich über das Federelement 57 an der Umgebung abgestützt ist. Der Prüfling 13 bildet hierbei in dem Kraftfluss zwischen Federelement 57 und Kopplungs- und Führungselement 30 eine Federelement, beispielsweise mit seiner Längs- oder Quersteifigkeit je nach Einbaulage des Prüflings 13 und dessen Ankopplung an die benachbarten Bauelemente. Das Kopplungs- und Führungselement 30 ist wie dargestellt in vertikaler Richtung geführt, also parallel zum Richtungssinn der Unwuchtkräfte 2325. Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist, zusätzlich zu der Abstützung über das Federelement 57 an der Umgebung 58, ein Feder-Masse-System mit zwei vertikalen Freiheitsgraden gebildet, wobei die Steifigkeit des Prüflings 13 und die Masse des Kopplungs- und Führungselements 30 das erste Feder-Masse-System bilden, an welche die Feder 14 mit der Masse mit dem Gehäuse 16 und den Antriebsaggregaten 2629 als zweites Feder-Masse-System angekoppelt ist.According to 2 and 3 is a vibration system 9 with a spring 14 formed, of which a spring base to a structural unit 15 is articulated. The construction unit 15 has a housing 16 in which there are two unbalance exciters 17 . 18 are located. Each of the unbalance exciters 17 . 18 owns a pair of imbalance masses 19 . 20 respectively. 21 . 22 , The unbalance exciter 17 generated by means of the two imbalance masses 19 . 20 a resulting imbalance 23 which for the in 3 shown position of the imbalance masses 19 . 20 oriented upwards. Horizontal inertia forces of imbalance masses 19 . 20 save each other up. On the other hand, the imbalance masses produce 21 . 22 a resulting imbalance 24 , what a 3 oriented downwards. At equal masses and distances from the axes of rotation produce the imbalance masses 19 - 22 a total imbalance 25 which results from the superimposition of the resulting imbalance forces 23 . 24 that results for the in 3 sketched phase position is zero. This is because, according to 3 the imbalance masses 19 . 20 as well as the imbalance masses 21 . 22 have a phase position, so that they rotate in opposite directions. As a result, the resulting imbalance forces 23 . 24 reach their maximum at the same time, cf. the outlined position in 3 , For the choice of a different phase relationship for the rotation of the imbalance masses 19 . 20 relative to the rotation of the imbalance masses 21 . 22 this results in a total unbalance force 25 , which is different from zero. Rotate the imbalance masses 19 . 20 such as 21 . 22 with a phase shift of zero, but in pairs in opposite directions, the result is an amount of the total unbalance force 25 , which is the sum of the amounts of the resulting unbalance forces 23 . 24 equivalent. For the in 2 illustrated embodiment carries the housing 16 also drive units for driving the imbalance masses 19 - 22 , For the illustrated embodiment, the separate drive of the imbalance masses 19 - 22 each assigned via an imbalance mass drive units 26 - 29 , The drive units 26 - 29 Become an in 2 not shown control device 2 with control signals 3 controlled, so that a defined phase position for the resulting imbalance forces 23 . 24 is given, which via a suitable control logic of the control device 2 is changeable. In the case 16 is with the imbalance masses 19 - 22 the actuator 5 educated. In the vibration system 9 is at the spring 14 a mass resiliently supported, which with the mass of the housing, the corresponding storage units, the imbalance masses 19 - 22 as well as the mass of the drive units 26 - 29 is formed. The thus formed spring-mass system, which the vibration system 9 is formed by the total imbalance 25 excited to vibrate. To the pen 14 is with the interposition of a coupling and guide element 30 an end portion of the specimen 13 coupled, the other end of the spring element 57 is supported on the environment. The examinee 13 This forms in the power flow between the spring element 57 and coupling and guide element 30 a spring element, for example, with its longitudinal or transverse stiffness depending on the mounting position of the specimen 13 and its coupling to the adjacent components. The coupling and guide element 30 is guided as shown in the vertical direction, ie parallel to the sense of direction of the unbalance forces 23 - 25 , For the illustrated embodiment, in addition to the support via the spring element 57 at the surroundings 58 , a spring-mass system formed with two vertical degrees of freedom, the rigidity of the specimen 13 and the mass of the coupling and guiding element 30 form the first spring-mass system to which the spring 14 with the mass with the housing 16 and the drive units 26 - 29 is coupled as a second spring-mass system.

4 zeigt schematisch eine Schwingungsprüfeinrichtung 101. Diese verfügt über eine Steuereinrichtung 102, welche über Steuersignale 103, 104 Aktuatoren 105, 106 ansteuert. Die Aktuatoren 105, 106 sind hierbei jeweils prinzipiell wie der zuvor beschriebene Aktuator ausgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei den Steuersignalen 103, 104 um elektrische Signale, die einen Antrieb der Unwuchtmassen in den Aktuatoren 105, 106 mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten und vorgegebener Phasenlage entsprechen. 4 schematically shows a vibration tester 101 , This has a control device 102 which via control signals 103 . 104 actuators 105 . 106 controls. The actuators 105 . 106 In this case, in each case, in principle, they are designed like the previously described actuator. For example, the control signals 103 . 104 to electrical signals that drive the imbalance masses in the actuators 105 . 106 correspond with the same angular velocities and given phase position.

Die Aktuatoren 105, 106 erzeugen aus den Steuersignalen 103, 104 jeweils Gesamt-Unwuchtkräfte 107, 108, wobei es sich um verallgemeinerte Kräfte, also Kräfte, Biegemomente oder Torsionsmomente in beliebige Richtungen, handeln kann. Für die Gesamt-Unwuchtkräfte 107, 108 ergibt sich: F1 = F10 × sin(Ω1t) und F2 = F20 × sin(Ω2t + φ) mit F1(t) als zeitabhängige Gesamt-Unwuchtkraft 107, F2(t) als zeitabhängige Gesamt-Unwuchtkraft 108, F10, F20 als Amplituden der Gesamt-Unwuchtkräfte 107, 108, Ω1 = Ω2 = Ω als durch die Winkelgeschwindigkeit der Unwuchtmassen vorgegebene Erregerfrequenz und φ als Phasenverschiebung oder -lage zwischen den Gesamt-Unwuchtkräften 107, 108.The actuators 105 . 106 generate from the control signals 103 . 104 each total unbalance forces 107 . 108 , where it can be generalized forces, ie forces, bending moments or torsional moments in any direction, act. For the total imbalance forces 107 . 108 surrendered: F 1 = F 10 × sin (Ω 1 t) and F 2 = F 20 × sin (Ω 2 t + φ) with F 1 (t) as a time-dependent total unbalance force 107 , F 2 (t) as a time-dependent total unbalance force 108 , F 10 , F 20 as amplitudes of the total unbalance forces 107 . 108 , Ω 1 = Ω 2 = Ω as the excitation frequency given by the angular velocity of the imbalance masses and φ as the phase shift or position between the total imbalance forces 107 . 108 ,

Über die Steuereinrichtung 102 werden die Aktuatoren 105, 106 derart angesteuert, dass die Gesamt-Unwuchtkräfte 107, 108 gleiche Erregerfrequenzen Ω besitzen sowie eine Phasenverschiebung φ zwischen den Gesamt-Unwuchtkräften 107, 108 vorgebbar ist.About the controller 102 become the actuators 105 . 106 so controlled that the total unbalance forces 107 . 108 have the same excitation frequencies Ω and a phase shift φ between the total imbalance forces 107 . 108 can be specified.

Mit den Gesamt-Unwuchtkräften 107, 108 wird jeweils ein Schwingungsteilsystem 109, 110 zu fremderregten Schwingungen angeregt, was, insbesondere nach dem Abklingen transienter Schwingungen im eingeschwungenen Zustand, zu einer ersten Belastung 111, die durch das Schwingungsteilsystem 109 verursacht wird, sowie zu einer zweiten Belastung 112, die durch das Schwingungsteilsystem 110 erzeugt wird, führt. Bei diesen Belastungen 111, 112 handelt es sich um innere, oszillierende Kräfte oder Momente der Schwingungsteilsysteme 109, 110 oder aber Kräfte, welche über die Ankopplung der Schwingungsteilsysteme 109, 110 an den Prüfling 113 an diesen übergeben werden. Mit den Belastungen 111, 112 wird der Prüfling 113 beaufschlagt, so dass im Bereich des Prüflings 113 eine Überlagerung der beiden Belastungen 111, 112 erfolgt. Der Prüfling 113 ist gegenüber der Umgebung 158 abgestützt, beispielsweise fest an einem Fundament eingespannt oder über ein Federelement 157 an einem Fundament abgestützt.With the total imbalance forces 107 . 108 each becomes a vibration subsystem 109 . 110 excited to foreign excited vibrations, which, especially after the decay of transient oscillations in the steady state, to a first load 111 through the vibration subsystem 109 caused, as well as to a second load 112 through the vibration subsystem 110 is generated leads. With these loads 111 . 112 these are internal, oscillating forces or moments of the vibration subsystems 109 . 110 or forces, which via the coupling of the vibration subsystems 109 . 110 to the examinee 113 be handed over to this. With the burdens 111 . 112 becomes the examinee 113 so that in the area of the test specimen 113 a superposition of the two loads 111 . 112 he follows. The examinee 113 is opposite the environment 158 supported, for example, firmly clamped to a foundation or via a spring element 157 supported on a foundation.

Möglich ist, dass das Federelement 157 Teil einer Schwingerkette ist, in welche auch das Schwingungsteilsystem 109 und/oder das Schwingungsteilsystem 110 integriert sind/ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass die schematische Prinzipskizze zum Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung 101 gemäß 4 nicht zwingend so zu verstehen ist, dass die Belastungen 111, 112 reine Ausgangsgrößen der Schwingungsteilsysteme 109, 110 sind, die dann dem Prüfling 113 zugeführt werden (s. auch das Ausführungsbeispiel 10). Vielmehr kann der Prüfling 113 auch Bestandteil mindestens eines Schwingungsteilsystems 109, 110 sein, indem dieser beispielsweise ein Federelement der Schwingungsteilsysteme 109, 110 bildet, welches mit den Schwingungen als Bestandteil der Schwingungsteilsysteme 109, 110 ausgelenkt wird, so dass die Federkraft die Belastungen 111, 112 bildet (s. a. die gestrichelte und strichpunktierte Umrandung in 4 sowie das Ausführungsbeispiel 5 und 6). Hierbei können unterschiedliche Steifigkeiten des Prüflings 113 als Federelement der Schwingungsteilsysteme 109, 110 genutzt werden. Beispielsweise kann für die Ausbildung des Schwingungsteilsystems 109 als translatorisches Schwingungsteilsystem eine Längssteifigkeit des Prüflings 113 als Federelement genutzt werden, während eine Biegesteifigkeit des Prüflings 113 in einem als Biege-Schwingungssystem ausgebildeten Schwingungsteilsystem 110 genutzt werden kann. Mit dem Aktuator 105 (bzw. 106) und dem zugeordneten Schwingungsteilsystem 109 (bzw. 110) ist jeweils ein Resonanzprüfaktuator gebildet, welcher die Belastungen 111, 112 für den Prüfling 113 erzeugt.It is possible that the spring element 157 Part of a vibrating chain is, in which also the vibration subsystem 109 and / or the vibration subsystem 110 are integrated / is. It should be noted that the schematic schematic diagram of the operating principle of the Schwingungsprüfeinrichtung invention 101 according to 4 not necessarily to be understood that the burdens 111 . 112 pure output variables of the vibration subsystems 109 . 110 who are then the examinee 113 be supplied (see also the embodiment 10 ). Rather, the examinee 113 also part of at least one vibration subsystem 109 . 110 be by this example, a spring element of the vibration subsystems 109 . 110 forms, which with the vibrations as part of the vibration subsystems 109 . 110 is deflected, so that the spring force the loads 111 . 112 forms (sa the dashed and dot-dashed border in 4 as well as the embodiment 5 and 6 ). Here, different stiffnesses of the test piece 113 as a spring element of the vibration subsystems 109 . 110 be used. For example, for the formation of the vibration subsystem 109 as a translational vibration subsystem a longitudinal stiffness of the specimen 113 be used as a spring element, while a flexural rigidity of the specimen 113 in a vibration subsystem designed as a bending vibration system 110 can be used. With the actuator 105 (respectively. 106 ) and the associated vibration subsystem 109 (respectively. 110 ) is formed in each case a Resonanzprüfaktuator which the loads 111 . 112 for the examinee 113 generated.

In den Ausführungsbeispielen gemäß 5 und 6 sowie 10 sind die Bezugszeichen gemäß 4 für unterschiedliche erfindungsgemäße Ausgestaltungen verwendet:
Für das Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6 ist die Schwingungsprüfeinrichtung 101 mit einem ersten Schwingungsteilsystem 109 ausgebildet, welches als Torsions-Schwingungssystem 114 ausgebildet ist. Dieses erste Schwingungsteilsystem 109 ist

  • – über eine erste Masse 115, hier eine Platte, welche über elastische Füße oder Federelemente 116 gegenüber der Umgebung, hier einem Fundament oder Boden, abgestützt ist, und
  • – eine zweite Masse 117, hier eine Drehscheibe 118, die unter Zwischenschaltung eines Torsion-Federelements 119 gegenüber der Masse 115 abgestützt ist,
mit der Umgebung gekoppelt.In the embodiments according to 5 and 6 such as 10 are the reference numerals according to 4 used for different embodiments of the invention:
For the embodiment according to 5 and 6 is the vibration tester 101 with a first vibration subsystem 109 formed, which as a torsional vibration system 114 is trained. This first vibration subsystem 109 is
  • - over a first mass 115 , here a plate, which has elastic feet or spring elements 116 is supported against the environment, here a foundation or ground, and
  • - a second mass 117 , here a turntable 118 , with the interposition of a torsion spring element 119 opposite to the mass 115 is supported,
coupled with the environment.

Auf der dem Federelement 119 abgewandten Seite der Masse 117 stützt sich an dieser eine Haltevorrichtung 120 für den Prüfling 113, hier eine Kurbelwelle 121 bzw. ein axialer Teilabschnitt derselben, ab. In die Haltevorrichtung 120 kann ein Sensor, beispielsweise ein Kraftaufnehmer oder Beschleunigungsaufnehmer oder ein kombinierter Biege-Torsionsaufnehmer, integriert sein. An dem der Haltevorrichtung 120 gegenüberliegenden Endbereich ist die Kurbelwelle 121 an einer weiteren Haltevorrichtung 122 befestigt, die wiederum an einer Masse 123 oder Drehscheibe 124 befestigt ist. Die Massen 115, 117 und 123, das Federelement 119, die Haltevorrichtungen 120, 122 sowie der Prüfling 113, hier die Kurbelwelle 121, sind im Wesentlichen koaxial zu einer Längs- und Torsionsachse 125 orientiert und bilden eine Torsionsschwingerkette. Mit den Massen 115, 117 und 123 ist ein Dreimassen-Torsionsschwinger gebildet, in welchem die Federelemente durch das Federelement 119 sowie den Prüfling 113, ggf. mit ergänzender Elastizität der Haltevorrichtungen 120, 122, gebildet sind. Die Massen 115, 117 und 123 können unter Beaufschlagung der vorgenannten Federelemente relative oszillierende Drehbewegungen um die Längs- und Torsionsachse 125 ausführen. Zur Anregung derartiger Torsionsschwingungen wirkt beispielsweise an der Masse 117 der Aktuator 105, welcher für das dargestellte Ausführungsbeispiel aus Symmetriegründen mit zwei Teil-Aktuatoren 105a, 105b, die wiederum jeweils zwei Unwuchterreger besitzen, ausgebildet ist. Ohne dass die Teil-Aktuatoren 105a, 105b grundsätzlich die Relativbewegung der Massen 115, 117 behindern oder beeinflussen, kann mit einem geeigneten Steuersignal 103 einer Steuereinrichtung 102 über die Teil-Aktuatoren 105a, 105b ein Anregungs-Torsionsmoment MT = MT0 sin(Ωt) an der Masse 117 erzeugt werden. Nach Abklingen transienter Vorgänge ergibt sich ein stabiler periodischer Schwingungszustand mit gleich- oder gegenläufiger Verdrehung der Massen 115, 117, 123 um die Längs- und Torsionsachse 125. Die Teil-Aktuatoren 105a, 105b erzeugen jeweils Kräfte, welche in Umfangsrichtung um die Längs- und Torsionsachse 125 orientiert sind, also vertikal zu der Zeichenebene gemäß 6. Das Schwingungsteilsystems 109 ist mit dem die Federsteifigkeit bereitstellenden Prüfling 113 sowie der Masse 123 gebildet. Im vorliegenden Fall erfolgt die Anregung dieses Schwingungsteilsystems 109 über die durch den Aktuator 105a, 105b erzeugte Torsionsschwingung der Masse 117. Damit ist das Schwingungsteilsystem 109 Bestandteil der Torsionsschwingerkette mit der Anregung durch den Aktuator 105a, 105b in einem außerhalb des Schwingungsteilsystems 109 liegenden Teil der Torisonsschwingerkette.On the spring element 119 opposite side of the mass 117 relies on this a holding device 120 for the examinee 113 , here a crankshaft 121 or an axial portion of the same, from. In the holding device 120 For example, a sensor, such as a force transducer or accelerometer, or a combined torsional flexure sensor can be integrated. At the holding device 120 opposite end portion is the crankshaft 121 at another holding device 122 attached, in turn, to a mass 123 or turntable 124 is attached. The crowds 115 . 117 and 123 , the spring element 119 , the holding devices 120 . 122 as well as the examinee 113 , here the crankshaft 121 , are substantially coaxial with a longitudinal and torsion axis 125 oriented and form a torsional swinging chain. With the masses 115 . 117 and 123 a three-mass torsional vibration is formed, in which the spring elements by the spring element 119 as well as the examinee 113 , optionally with additional elasticity of the holding devices 120 . 122 , are formed. The crowds 115 . 117 and 123 can under the action of the aforementioned spring elements relative oscillating rotational movements about the longitudinal and torsional axis 125 To run. To excite such torsional vibrations acts, for example, on the mass 117 the actuator 105 , which for the illustrated embodiment for reasons of symmetry with two partial actuators 105a . 105b , which in turn each have two unbalance exciters is formed. Without the part actuators 105a . 105b basically the relative movement of the masses 115 . 117 obstruct or influence, can with a suitable control signal 103 a control device 102 via the partial actuators 105a . 105b an excitation torsional moment M T = M T0 sin (Ωt) at the ground 117 be generated. After transient processes have subsided, a stable periodic oscillation state results with equal or opposite rotation of the masses 115 . 117 . 123 around the longitudinal and torsion axis 125 , The part actuators 105a . 105b generate forces, which in the circumferential direction about the longitudinal and torsional axis 125 are oriented, ie vertically to the plane according to 6 , The vibration subsystem 109 is with the spring stiffness providing specimen 113 as well as the mass 123 educated. In the present case, the excitation of this vibration subsystem takes place 109 over through the actuator 105a . 105b generated torsional vibration of the mass 117 , This is the vibration subsystem 109 Component of the torsional vibration chain with the excitation by the actuator 105a . 105b in one outside the vibration subsystem 109 lying part of the Torisons vibrating chain.

Das zweite Schwingungsteilsystem 110 ist für das Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6 gebildet mit dem in grober Vereinfachung doppel-T-förmigen Biege-Torsions-Schwingungssystem 126, bei welchem der obere Querschenkel des Doppel-T gebildet ist mit der Masse 123 oder Drehscheibe 124, während der Vertikalschenkel des Doppel-T gebildet ist mit der Haltevorrichtung 120, dem Prüfling 113 und der Haltevorrichtung 122 und der untere Querschenkel des Doppel-T gebildet ist mit der Masse 117 oder Drehscheibe 118. Bei Ausstattung des Vertikalschenkels des Doppel-T mit einer Biege-Elastizität um eine Biegeachse, die vertikal zur Zeichenebene gemäß 6 orientiert ist, kann dieses Biege-Schwingungssystem 126 Biegeschwingungen ausführen, bei welchen die Querschenkel des Doppel-T ihre relative Neigung zueinander und die Neigung gegenüber der Horizontalen gemäß 6 verändern, so dass diese um die zuvor erläuterte Biegeachse schwingen. Es versteht sich, dass auch die Haltevorrichtungen 120, 122 ergänzend zu dem Prüfling 113 zur Biegesteifigkeit des Vertikalschenkels des T beitragen können. Eine Anregung des Biege-Schwingungssystems 126 zu fremderregten Biegeschwingungen erfolgt durch den Aktuator 106, hier aus Symmetriegründen zwei Teil-Aktuatoren 106a, 106b, die jeweils zwei Unwuchterreger ausweisen. Die Teil-Aktuatoren 106a, 106b sind mit einem Abstand 156 von der Längs- und Torsionsachse 125 auf gegenüberliegenden Seiten jeweils an der Masse 123 oder Drehscheibe 124 befestigt. Die Teil-Aktuatoren 106a, 106b erzeugen jeweils Gesamt-Unwuchtkräfte, welche parallel zur Längs- und Torsionsachse 125 orientiert sind. Bei geeigneter Ansteuerung durch eine Steuereinheit 102 mit einem Steuersignal 104 erzeugen die Teil-Aktuatoren 106a, 106b Kräfte F(t) = F0 × sin(Ωt + φ). Demgemäß besitzt die Erregung durch die Teil-Aktuatoren 106a, 106b dieselbe Frequenz wie die Erregung durch die Teil-Aktuatoren 105a, 105b, wobei die Erregung durch die Teil-Aktuatoren 105a, 105b sowie 106a, 106b mit einem Phasenversatz von φ erfolgt. Die Teil-Aktuatoren 106a, 106b sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass diese zwar die genannten Kräfte erzeugen, aber eine relative Verdrehung der Massen 117, 123 im Zuge der sich ausbildenden Torsionsschwingung nicht behindern oder beeinflussen. Die Aktuatoren 105a, 105b sowie 106a, 106b werden simultan betrieben, so dass in dem Prüfling 113 Spannungen zur Überlagerung kommen, die einerseits durch die Aktuatoren 105a, 105b und die hierdurch hervorgerufenen Torsionsschwingungen und andererseits durch die Aktuatoren 106a, 106b und die hierdurch hervorgerufenen Biegeschwingungen verursacht sind.The second vibration subsystem 110 is for the embodiment according to 5 and 6 formed with the roughly double-T-shaped bending torsional vibration system 126 in which the upper transverse leg of the double T is formed with the mass 123 or turntable 124 while the vertical leg of the double-T is formed with the holding device 120 , the examinee 113 and the holding device 122 and the lower transverse leg of the double-T is formed with the mass 117 or turntable 118 , When equipping the vertical leg of the double-T with a bending elasticity about a bending axis, which is vertical to the plane according to 6 This bending vibration system can be oriented 126 Perform bending oscillations, in which the transverse legs of the double-T their relative inclination to each other and the inclination relative to the horizontal in accordance with 6 change so that they swing around the previously described bending axis. It is understood that the holding devices 120 . 122 in addition to the examinee 113 contribute to the bending stiffness of the vertical leg of the T. An excitation of the bending vibration system 126 to externally excited bending vibrations carried by the actuator 106 , here for reasons of symmetry, two partial actuators 106a . 106b , each of which identifies two unbalance exciters. The part actuators 106a . 106b are at a distance 156 from the longitudinal and torsion axis 125 on opposite sides respectively at the mass 123 or turntable 124 attached. The part actuators 106a . 106b each generate total unbalance forces which are parallel to the longitudinal and torsional axis 125 are oriented. With suitable control by a control unit 102 with a control signal 104 generate the part actuators 106a . 106b Forces F (t) = F 0 × sin (Ωt + φ). Accordingly, the excitation by the partial actuators 106a . 106b the same frequency as the excitation by the partial actuators 105a . 105b , where the excitation by the partial actuators 105a . 105b such as 106a . 106b with a phase offset of φ. The part actuators 106a . 106b are preferably designed such that they generate the said forces, but a relative rotation of the masses 117 . 123 do not obstruct or influence in the course of the forming torsional vibration. The actuators 105a . 105b such as 106a . 106b are operated simultaneously, so that in the examinee 113 Strains come to overlap, on the one hand by the actuators 105a . 105b and the torsional vibrations caused thereby and, on the other hand, the actuators 106a . 106b and the bending vibrations caused thereby are caused.

Für die Ausbildung des Prüflings 113 als Kurbelwelle 121 entspricht die Drehachse der Kurbelwelle 121 im Betrieb im Einbauzustand in die Schwingungsprüfeinrichtung 101 der Längs- und Torsionsachse 125 bzw. dem Vertikalschenkel des Doppel-T. Ein Hubzapfen 127 der Kurbelwelle 121, welcher im Betrieb der Kurbelwelle 121 das Pleuel abstützt, ist seitlich versetzt zu der Längs- und Torsionsachse 125 angeordnet. Die Längsachse des Hubzapfens ist auf der Verbindungslinie der beiden Teil-Aktuatoren 106a, 106b angeordnet (vgl. 6). Diese Anordnung hat zur Folge, dass mit der Biegung des Vertikalschenkels des T des Biege-Schwingungssystems 126 auch Wangen 128, 129 der Kurbelwelle 121 auf Biegung beansprucht werden.For the training of the test object 113 as a crankshaft 121 corresponds to the axis of rotation of the crankshaft 121 in operation in the installed state in the Schwingungsprüfeinrichtung 101 the longitudinal and torsion axis 125 or the vertical leg of the double-T. A crankpin 127 the crankshaft 121 which is in operation of the crankshaft 121 the connecting rod is supported, is offset laterally to the longitudinal and torsional axis 125 arranged. The longitudinal axis of the crank pin is on the connecting line of the two part actuators 106a . 106b arranged (cf. 6 ). This arrangement results in that with the bending of the vertical leg of the T of the bending vibration system 126 also cheeks 128 . 129 the crankshaft 121 be claimed on bending.

Mittels des Torsions-Schwingungssystems 114 erfolgt eine Torsionsbelastung der Kurbelwelle 121, welche korreliert und hinsichtlich ihrer Amplitude angepasst wird an ein Antriebsmoment, welches im Betrieb von der Kurbelwelle an den weiteren Antriebsstrang übertragen werden muss. Hingegen wird mit dem Biege-Schwingungssystem 126 eine Biegebelastung der Kurbelwelle 121 simuliert, welche entsteht, wenn insbesondere im Umgebungsbereich eines Totpunkts des Hubzapfens 127 der Arbeitshub des Zylinders einsetzt mit maximaler oder großer Kraftausübung des Pleuels auf den Hubzapfen 127. Somit kann die erläuterte Anordnung der Längsachse des Hubzapfens 127 auf der Verbindungsgeraden der Teil-Aktuatoren 106a, 106b realitätsnah den Moment maximaler Biegebelastung der Kurbelwelle 121 simulieren. Durchaus denkbar ist aber, beispielsweise je nach Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine, in welcher die Kurbelwelle 121 einzusetzen ist, dass die Kurbelwelle 121 gegenüber der beschriebenen Lage mehr oder weniger verdreht ist.By means of the torsional vibration system 114 there is a torsional load on the crankshaft 121 which is correlated and adjusted in terms of its amplitude to a drive torque which must be transmitted during operation of the crankshaft to the other drive train. On the other hand, with the bending vibration system 126 a bending load of the crankshaft 121 simulated, which arises when in particular in the vicinity of a dead center of the crank pin 127 the working stroke of the cylinder begins with maximum or large force exertion of the connecting rod on the crank pin 127 , Thus, the illustrated arrangement of the longitudinal axis of the crank pin 127 on the connecting line of the part actuators 106a . 106b close to reality the moment of maximum bending load of the crankshaft 121 simulate. Quite conceivable, however, for example, depending on the ignition timing of the internal combustion engine, in which the crankshaft 121 to insert that is the crankshaft 121 is more or less twisted compared to the described situation.

Für das dargestellte Ausführungsbeispiel ist die Biege-Resonanzfrequenz des Biege-Schwingungssystems 126 konstruktiv fest vorgegeben und beträgt ω2. Hingegen ist die Torsions-Resonanzfrequenz ω1 des Torsions-Schwingungssystems 114 veränderbar, wozu eine Einstelleinrichtung 130 vorgesehen ist. Die Einstelleinrichtung 130 ist hier mit Zusatzmassen 131, 132 gebildet, deren Abstand 133 von der Längs- und Torsionsachse 125 veränderbar ist. Die Zusatzmassen 131, 132 sind von der Masse 123 oder Drehplatte 124 getragen, so dass sich je nach Abstand 133 ein unterschiedliches Massenträgheitsmoment der Drehscheibe 124 ergibt. Möglich ist, dass eine Veränderung des Abstands 133 über eine Art Spindelwelle 134 mit gegenläufigen Gewindebereichen erfolgt, welche die Zusatzmassen 131, 132 durchsetzen, so dass mit Verdrehung der Spindelwelle 134 die Massen in Richtung der Längsachse 125 bewegt werden können oder von dieser weg. Zusätzliche Rast- oder Verriegelungselemente oder Verschraubungen können in einer erreichten gewünschten Position dann die Zusatzmassen 131, 132 gegenüber der Drehscheibe 124 festsetzen oder befestigen. Die Zusatzmassen 131, 132 bzw. die mit diesen gebildete Einstelleinrichtung 130 ist bzw. sind vorzugsweise auf einer Achse angeordnet, welche durch die Längs- und Torsionsachse 125 verläuft und quer zu der Verbindungsachse der beiden Teil-Aktuatoren 106a, 106b orientiert ist, vgl. 6. Dies hat zur Folge, dass bei einer Veränderung des Abstands 133 lediglich eine Veränderung der Resonanzfrequenz des Torsions-Schwingungssystems 114 erfolgt, nicht aber eine Veränderung der Resonanzfrequenz des Biege-Schwingungssystems 126 erfolgt, da die Zusatzmassen 131, 132 bei dieser Anordnung während der Biegeschwingungen keine oder nur unwesentliche Auslenkungen erfahren. Durch geeignete Anpassung des Abstands 133 der Zusatzmassen 131, 132 wird die Resonanzfrequenz des Torsions-Schwingungssystems 114 derart eingestellt, dass diese der Resonanzfrequenz des Biege-Schwingungssystems entspricht. Es folgt dann eine Anregung sowohl der Teil-Aktuatoren 106a, 106b als auch der Teil-Aktuatoren 105a, 105b mit einer Erregerfrequenz Ω, welche der Resonanzfrequenz sowohl des Biege-Schwingungssystems 126 als auch des Torsions-Schwingungssystems 114 (ungefähr oder exakt) entspricht.For the illustrated embodiment, the bending resonance frequency of the bending vibration system 126 structurally fixed and is ω 2 . On the other hand, the torsional resonance frequency is ω 1 of the torsional vibration system 114 changeable, including an adjustment 130 is provided. The adjustment device 130 is here with additional masses 131 . 132 formed, whose distance 133 from the longitudinal and torsion axis 125 is changeable. The additional masses 131 . 132 are from the crowd 123 or rotary plate 124 worn, so depending on the distance 133 a different mass moment of inertia of the turntable 124 results. It is possible that a change in the distance 133 about a kind of spindle shaft 134 done with opposing threaded areas, which the additional masses 131 . 132 prevail, so that with rotation of the spindle shaft 134 the masses in the direction of the longitudinal axis 125 can be moved or away from it. Additional locking or locking elements or glands can in a desired position reached then the additional masses 131 . 132 opposite the turntable 124 fix or fasten. The additional masses 131 . 132 or the adjusting device formed with these 130 is or are preferably arranged on an axis, which through the longitudinal and torsional axis 125 runs and transversely to the connection axis of the two part actuators 106a . 106b is oriented, cf. 6 , As a result, if the distance changes 133 only a change in the resonant frequency of the torsional vibration system 114 takes place, but not a change in the resonant frequency of the bending vibration system 126 takes place because the additional masses 131 . 132 undergo no or only insignificant deflections in this arrangement during the bending oscillations. By suitable adaptation of the distance 133 the additional masses 131 . 132 becomes the resonance frequency of the torsional vibration system 114 set to correspond to the resonance frequency of the bending vibration system. This is followed by an excitation of both the partial actuators 106a . 106b as well as the part actuators 105a . 105b with an excitation frequency Ω, which is the resonant frequency of both the bending vibration system 126 as well as the torsional vibration system 114 (approximately or exactly).

Für die dargestellte Ausführungsform besitzt das Torsionsschwingerkette mehrere Resonanzfrequenzen. Bei der erfindungsgemäß genutzten Resonanzfrequenz handelt es sich um die Resonanzfrequenz des ersten Schwingungsteilsystems 109, für welche die Massen 117, 123 gegenläufig zueinander verdreht werden.For the illustrated embodiment, the torsional vibration chain has a plurality of resonance frequencies. The resonance frequency used according to the invention is the resonance frequency of the first vibration subsystem 109 for which the masses 117 . 123 be rotated in opposite directions.

Die Masse 117 kann als eine Art federnd gelagerter Tisch oder eine Abstützung für den Prüfling 113 angesehen werden, wie diese(r) grundsätzlich gemäß dem Stand der Technik eingesetzt wird. Allerdings erfolgt erfindungsgemäß die Belastung des Prüflings 113 nicht infolge gezielte Vibrationsanregung der Masse 117 mit Vibration des Prüflings und Belastung des Prüflings durch dessen Trägheitskräfte infolge der Vibration, sondern nur oder auch durch die Anregung der Schwingungsteilsysteme 109, 110, die mit dem Prüfling 113 und der Masse 123 gebildet sind.The crowd 117 can be used as a kind of spring-mounted table or a support for the test object 113 be regarded how this (r) is used in principle according to the prior art. However, according to the invention, the load of the specimen takes place 113 not as a result of targeted vibration stimulation of the mass 117 with vibration of the specimen and load of the specimen by its inertial forces due to the vibration, but only or by the excitation of the vibration subsystems 109 . 110 that with the examinee 113 and the crowd 123 are formed.

7 zeigt beispielhaft Steuersignale 103, 104, Gesamt-Unwuchtkräfte 107, 108 oder Belastungssignale 111, 112, welche eine Phasenverschiebung φ besitzen. 7 shows exemplary control signals 103 . 104 , Total imbalance 107 . 108 or load signals 111 . 112 which have a phase shift φ.

8 zeigt einen Teilausschnitt aus der Übertragungsfunktion 135 des Schwingungsteilsystems 109 sowie einer Übertragungsfunktion 136 des Schwingungsteilsystems 110. Gewählt ist ein Ausschnitt im Umgebungsbereich der erfindungsgemäß genutzten Resonanzüberhöhung. Dargestellt sind hierbei mittels der Übertragungsfunktionen 135, 136 die Systemantworten der Schwingungsteilsysteme 109, 110 auf die Schwingungsanregung durch die Aktuatoren 105, 106 bei gleicher Gesamt-Unwuchtkraft in Abhängigkeit von der Erregerfrequenz 137. Die Resonanzfrequenzen Ω1, Ω2 (s. Bezugszeichen 154, 155) der Schwingungsteilsysteme 109, 110 sind im Idealfall derart angepasst, dass diese übereinstimmen. 8th shows a partial section from the transfer function 135 of the vibration subsystem 109 as well as a transfer function 136 of the vibration subsystem 110 , Selected is a section in the surrounding area of the resonant peak used according to the invention. Shown here are by means of the transfer functions 135 . 136 the system responses of the vibration subsystems 109 . 110 on the vibration excitation by the actuators 105 . 106 with the same total unbalance force as a function of the exciter frequency 137 , The resonance frequencies Ω 1 , Ω 2 (see reference numeral 154 . 155 ) of the vibration subsystems 109 . 110 are ideally adjusted to match.

9 zeigt die Gesamt-Unwuchtkraft 107 in Abhängigkeit der Gesamt-Unwuchtkraft 108 (oder der erste Belastung 111 durch das erste Resonanzprüfsystem von der zweiten Belastung 112 durch das zweite Resonanzprüfsystem). In der sich ergebenden Ellipse gibt der Winkel zwischen einer Halbachse und der Abszisse die Phasenverschiebung φ an, während das Verhältnis der Länge der Halbachsen das Verhältnis der Amplituden der Gesamt-Unwuchtkräfte 107, 108 oder der Belastungen 111, 112 beschreibt. Je nach Wahl der Erregerkraftamplituden können sich die unterschiedlichen, in 9 dargestellten gestrichelten oder durchgezogenen Phasenkurven ergeben. 9 shows the total imbalance 107 depending on the total unbalance force 108 (or the first load 111 through the first resonance test system from the second load 112 through the second resonance test system). In the resulting ellipse, the angle between a semiaxis and the abscissa indicates the phase shift φ, while the ratio of the length of the semiaxes indicates the ratio of the amplitudes of the total unbalance forces 107 . 108 or the burdens 111 . 112 describes. Depending on the choice of exciter force amplitudes, the different, in 9 shown dashed or solid phase curves.

10 zeigt schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung. Hier ist ein Prüfling 113 in Form einer Kurbelwelle 121 in einem, ebenfalls schematisch dargestellten Kurbelwellengehäuse 128 gelagert, wobei mit der Schwingungsprüfeinrichtung eine Prüfung vorzugsweise des Kurbelwellengehäuses 138 und der Abstützung der Kurbelwelle 121 über die zugeordneten Lager in diesem erfolgt. Möglich ist auch, dass eine Lagerbrücke der Kurbelwelle 121 den Prüfling 113 bildet. Für die dargestellte Ausführungsform stützen sich an der Kurbelwelle 121, vorzugsweise an unterschiedlichen Hubzapfen, die vertikal zur Zeichenebene gemäß 10 versetzt sind, Pleuel 139, 140 ab, welche unter einem Winkel zueinander orientiert sind, welcher dem Winkel der Pleuel im Einbauzustand der Kurbelwelle in einen V-Motor entspricht. In den der Kurbelwelle 113 abgewandten Endbereichen sind die Pleuel 139, 140 über ein gegenüber der Umgebung abgestütztes Federelement 141, 142 vorgespannt, wobei die Vorspannung über Vorspanneinrichtungen 143, 144 veränderbar ist, welche die Verschiebung eines Federfußpunkts ermöglichen. Weiterhin ist mit den Pleuel 139, 140 jeweils ein Schwingungsteilsystem 109, 110 gekoppelt, welche als translatorische Schwingungsteilsysteme 145, 146 ausgebildet sind. Die Schwingungsteilsysteme 145, 146 sind jeweils mit einem Federelement sowie einer über das Federelement an die Pleuel 139, 140 angekoppelten Masse gebildet, wobei die Masse in Richtung einer Schwingungsachse 147, 148 gleitend geführt ist. Der Winkel der Schwingungsachsen 147, 148 entspricht hierbei dem Winkel α der Pleuel 139, 140, also dem Winkel der Pleuel in dem V-Motor, welcher in 10 mit dem Bezugszeichen 149 gekennzeichnet ist. Vorzugsweise ist der Winkel 149 veränderbar. Möglich ist hierbei, dass ein Pleuel 139 mit zugeordnetem Schwingungsteilsystem 146 nicht in Umfangsrichtung um die Kurbelwelle 121 verschiebbar angeordnet ist, während das andere Pleuel 140 mit zugeordnetem Schwingungsteilsystem 146 in Umfangsrichtung bewegbar und einstellbar sowie verrastbar oder befestigbar ausgebildet ist. Ebenfalls möglich ist, dass beide Pleuel 139, 140 mit zugeordneten Schwingungsteilsystemen 145, 146 in Umfangsrichtung bewegbar und verstellbar in die Schwingungsprüfeinrichtung 101 integriert sind. Der Antrieb der Schwingungsteilsysteme 145, 146 erfolgt in in 10 nicht dargestellter Weise über den Schwingungsteilsystemen 145, 146 jeweils zugeordnete Aktuatoren 105, 106 mit Ansteuerung über Steuersignale 103, 104, welche einer Steuereinrichtung 102 entstammen, wobei für die Amplituden, Erregerfrequenzen sowie die Phasenverschiebung das zuvor Gesagte gilt. Die Aktuatoren 105, 106 sind hierbei jeweils mit zwei Unwuchterregern ausgebildet. Die Resonanzfrequenzen der Schwingungsteilsysteme 145, 146 sind einstellbar, was genutzt werden kann, um die Resonanzfrequenzen der Schwingungsteilsysteme 145, 146 in Übereinstimmung zu bringen. Mittels der Schwingungsteilsysteme 145, 146 wird eine periodisch oszillierende Längskraft mit gleicher Frequenz und einer vorgegebenen Phasenverschiebung auf die Pleuel 139, 140 aufgebracht, wobei die Längskraft in Richtung der Längsachsen der Pleuel 139, 140 orientiert ist und über die Pleuel 139, 140 auf die Kurbelwelle 121 als erste und zweite Belastung 111, 112 übertragen werden. Eine Dimensionierung der Vorspannung der Federelemente 141, 142 über die Vorspanneinrichtungen 143, 144 und der Gesamt-Unwuchtkräfte, die die Schwingungsteilsysteme 145, 146 zu Schwingungen anregen, kann beliebig erfolgen, so dass beispielsweise eine Schwingung um einen Mittelwert derart erfolgt, dass in dem Pleuel 139 immer eine Druckkraft wirkt, also die Vorspannung größer ist als die Amplitude der durch die Schwingung erzeugten Kraft. Ebenfalls möglich ist, dass sich während der Schwingung das Vorzeichen der Längskraft in den Pleuel 139, 140 umkehrt, wofür die Amplitude der durch die Schwingung erzeugten Kraft größer ist als die Vorspannung. 10 schematically shows another embodiment of a vibration tester according to the invention. Here is a candidate 113 in the form of a crankshaft 121 in a, also schematically illustrated crankcase 128 stored, with the Schwingungsprüfeinrichtung a test, preferably the crankshaft housing 138 and the support of the crankshaft 121 via the assigned bearings in this takes place. It is also possible that a bearing bracket of the crankshaft 121 the examinee 113 forms. For the illustrated embodiment are based on the crankshaft 121 , preferably at different crank pins, which are vertical to the plane according to 10 are offset, connecting rods 139 . 140 from which are oriented at an angle to each other, which corresponds to the angle of the connecting rod in the installed state of the crankshaft in a V-engine. In the crankshaft 113 remote end areas are the connecting rods 139 . 140 via a relative to the environment supported spring element 141 . 142 biased, wherein the bias voltage via biasing means 143 . 144 is changeable, which allow the displacement of a spring base. Furthermore, with the connecting rods 139 . 140 one vibration subsystem each 109 . 110 coupled, which as translational vibration subsystems 145 . 146 are formed. The vibration subsystems 145 . 146 are each with a spring element and a via the spring element to the connecting rod 139 . 140 coupled mass formed, the mass in the direction of a vibration axis 147 . 148 is guided in a sliding manner. The angle of the oscillation axes 147 . 148 corresponds to the angle α of the connecting rod 139 . 140 , ie the angle of the connecting rod in the V-engine, which in 10 with the reference number 149 is marked. Preferably, the angle 149 variable. It is possible that a connecting rod 139 with associated vibration subsystem 146 not in the circumferential direction around the crankshaft 121 slidably disposed while the other connecting rod 140 with associated vibration subsystem 146 is designed to be movable in the circumferential direction and adjustable and lockable or fastened. It is also possible that both connecting rods 139 . 140 with associated vibration subsystems 145 . 146 movable in the circumferential direction and adjustable in the Schwingungsprüfeinrichtung 101 are integrated. The drive of the vibration subsystems 145 . 146 takes place in 10 not shown way on the vibration subsystems 145 . 146 each associated actuators 105 . 106 with control via control signals 103 . 104 which a control device 102 come from, for the amplitudes, excitation frequencies and the phase shift, the above applies. The actuators 105 . 106 are each formed with two unbalance exciters. The resonance frequencies of the vibration subsystems 145 . 146 are adjustable, which can be used to control the resonance frequencies of the vibration subsystems 145 . 146 to bring into line. By means of the vibration subsystems 145 . 146 is a periodically oscillating longitudinal force with the same frequency and a given phase shift on the connecting rod 139 . 140 applied, wherein the longitudinal force in the direction of the longitudinal axes of the connecting rod 139 . 140 is oriented and over the connecting rods 139 . 140 on the crankshaft 121 as first and second load 111 . 112 be transmitted. A dimensioning of the bias of the spring elements 141 . 142 over the pretensioners 143 . 144 and the total imbalance forces that the vibration subsystems 145 . 146 to excite vibrations, can be arbitrary, so that, for example, a vibration around an average value is such that in the connecting rod 139 always a compressive force acts, so the bias voltage is greater than the amplitude of the force generated by the vibration. It is also possible that during the oscillation, the sign of the longitudinal force in the connecting rod 139 . 140 reverses, for which the amplitude of the force generated by the vibration is greater than the bias voltage.

Im einer Ausgestaltung der Erfindung entsprechen die Erregerfrequenzen Ω der Aktuatoren 105, 106 den übereinstimmenden Resonanzfrequenzen ω der Schwingungsteilsysteme 109, 110. Von den erfindungsgemäßen Vorteilen kann grundsätzlich auch Gebrauch gemacht werden, wenn die Resonanzfrequenzen der Schwingungsteilsysteme 109, 110 nicht exakt übereinstimmen und/oder die Erregerfrequenz der Gesamt-Unwuchtkräfte geringfügig abweicht von der Resonanzfrequenz mindestens eines Schwingungsteilsystems 109, 110. Entscheidend ist, dass eine Resonanzüberhöhung der Übertragungsfunktionen der Schwingungsteilsysteme 109, 110 in hinreichendem Ausmaß ausgenutzt wird, um mit kleiner Anregungsenergie verhältnismäßig große Amplituden der Schwingungen der Schwingungsteilsysteme 109, 110 herbeizuführen. Dieser Sachverhalt ist in 11 exemplarisch dargestellt, in welcher die Übertragungsfunktionen 150, 151 der Schwingungsteilsysteme 109, 110 dargestellt sind, wobei die Resonanzfrequenzen 154, 155 der Übertragungsfunktionen 150, 151 geringfügig zueinander versetzt sind, wobei aber dennoch die Übertragungsfunktionen hinreichend überlappende Resonanzüberhöhungen besitzen. Die in 11 gestrichelt dargestellte Linie zeigt ein Resonanzüberhöhungsniveau 152 an, im Bereich dessen oder oberhalb dessen die Schwingungsteilsysteme 109, 110 betrieben werden sollen. Die Schnittpunkte des gestrichelt dargestellten Resonanzüberhöhungsniveaus 152 mit den Übertragungsfunktionen 150, 151 geben einen Anregungsfrequenzbereich 153 vor, für welchen bei Wahl einer Anregungsfrequenz in diesem Anregungsfrequenzbereich 153 die Resonanzüberhöhung zumindest dem Resonanzüberhöhungsniveau 152 entspricht oder größer als dieses ist. Vorzugsweise weichen die Resonanzfrequenzen der Schwingungsteilsysteme 109, 110 maximal um 10%, beispielsweise maximal um 5% und vorzugsweise um maximal 2% voneinander ab, wobei die gewählte Anregungsfrequenz für die beiden Schwingungsteilsysteme 109, 110 ebenfalls um die vorgenannten Prozentbereiche maximal von zumindest einer der Resonanzfrequenzen der Schwingungsteilsysteme 109, 110 abweicht.In an embodiment of the invention, the excitation frequencies Ω of the actuators correspond 105 . 106 the matching resonant frequencies ω of the vibration subsystems 109 . 110 , In principle, use can also be made of the advantages according to the invention if the resonance frequencies of the vibration subsystems 109 . 110 do not match exactly and / or the excitation frequency of the total imbalance forces slightly different from the resonant frequency of at least one vibration subsystem 109 . 110 , The decisive factor is that an increase in resonance of the transfer functions of the vibration subsystems 109 . 110 is exploited to a sufficient extent, with small excitation energy relatively large amplitudes of the vibrations of the vibration subsystems 109 . 110 bring about. This situation is in 11 exemplified, in which the transfer functions 150 . 151 the vibration subsystems 109 . 110 are shown, wherein the resonance frequencies 154 . 155 the transfer functions 150 . 151 are slightly offset from each other, but still have the transfer functions sufficiently overlapping resonance peaks. In the 11 Dashed line shows a Resonanzüberhöhungsniveau 152 in, in the area of or above the the vibration subsystems 109 . 110 to be operated. The intersections of the dashed resonance peak 152 with the transfer functions 150 . 151 give an excitation frequency range 153 for, when choosing an excitation frequency in this excitation frequency range 153 the resonance peak at least the resonance peak level 152 is equal to or greater than this. Preferably, the resonant frequencies of the vibration subsystems are different 109 . 110 by a maximum of 10%, for example a maximum of 5% and preferably by a maximum of 2% from each other, wherein the selected excitation frequency for the two vibration subsystems 109 . 110 likewise by the abovementioned percentage ranges at most of at least one of the resonance frequencies of the vibration subsystems 109 . 110 differs.

In abgewandelter Ausgestaltung können die Schwingungsteilsysteme 109, 110 mit unterschiedlichen Erregerfrequenzen betrieben werden, die aber jeweils ungefähr den Resonanzfrequenzen 154, 155 entsprechen. In diesem Fall können auch die Resonanzfrequenzen 154, 155 stärker oder deutlicher voneinander abweichen als dies in 11 der Fall ist, wobei die Resonanzüberhöhungen auch keine Überlappungen besitzen können.In a modified embodiment, the vibration subsystems 109 . 110 be operated with different excitation frequencies, but each about the resonance frequencies 154 . 155 correspond. In this case, too, the resonance frequencies 154 . 155 stronger or clearer than this 11 the case is that the resonance peaks can not have overlaps either.

Erfindungsgemäß erfolgt vorzugsweise eine Vorgabe mindestens einer Erregerfrequenz, ohne dass eine Regelung der Amplitude der Gesamt-Unwuchtkraft zwingend erforderlich ist. Allerdings ist durchaus möglich, dass die Systemantwort der Schwingungsteilsysteme 109, 110 überwacht wird und zur Vermeidung von Beschädigungen oder zu großen Schwingungsamplituden eine Regelung der Amplitude der Gesamt-Unwuchtkraft erfolgt. Zu diesem Zweck können Wegsensoren oder Kraftsensoren in die Schwingungsteilsysteme 109, 110 integriert sein. In dem Schwingungssystem 101 gemäß 5 und 6 ist vorzugsweise die Masse bzw. das Massenträgheitsmoment der Massen 115, 117 größer als das der Masse 123. Die Aktuatoren 106a, 106b werden gegenläufig mit einer Phasenverschiebung von 180° angesteuert. Hingegen werden die Aktuatoren 105a, 105b gleichläufig beaufschlagt.According to the invention, at least one exciter frequency is preferably specified without it being absolutely necessary to regulate the amplitude of the total unbalance force. However, it is quite possible that the system response of the vibration subsystems 109 . 110 is monitored and takes place to prevent damage or excessive vibration amplitudes, a regulation of the amplitude of the total unbalance force. For this purpose, displacement sensors or force sensors in the vibration subsystems 109 . 110 be integrated. In the vibration system 101 according to 5 and 6 is preferably the mass or mass moment of inertia of the masses 115 . 117 bigger than that of the crowd 123 , The actuators 106a . 106b are driven in opposite directions with a phase shift of 180 °. On the other hand, the actuators 105a . 105b applied in the same direction.

Die Erfindung ist weder eingeschränkt auf die Prüfung von Kurbelwellen – vielmehr kann eine Prüfung beliebiger Prüflinge in Form von Bauteilen oder Werkstoffproben mittels der erfindungsgemäßen Schwingungsprüfeinrichtung 1, 101 erfolgen. Ebenfalls ist die Erfindung nicht eingeschränkt auf die Ausbildung der Schwingungsprüfeinrichtung 101 mit den Schwingungsteilsystemen 109, 110 als Biege-Schwingungssystem sowie Torsions-Schwingungssystem oder mit zwei translatorischen Schwingungsteilsystemen – vielmehr können beliebige in Resonanz betriebene Schwingungsteilsysteme im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden.The invention is not limited to the testing of crankshafts - rather, a test of any test specimens in the form of components or material samples by means of Schwingungsprüfeinrichtung invention 1 . 101 respectively. Also, the invention is not limited to the construction of the vibration tester 101 with the vibration subsystems 109 . 110 as a bending vibration system and torsional vibration system or with two translational vibration subsystems - rather any resonant operated vibration subsystems can be used in the invention.

Für die Ausführungsform gemäß 10 beträgt beispielsweise die über die Federelemente 141, 142 erzeugte statische Vorlast 10 kN, während mittels der Schwingungsteilsysteme 145, 146 eine oszillierende Last mit einer Amplitude von 20 kN erzeugt wird. Möglich ist, dass über die Schwingungsprüfeinrichtung 101 gemäß 10 eine Trennungsebene des Gehäuses und einer vertikalen Gehäusewandung, an welcher sich Lager der Kurbelwelle abstützen, die Verschraubungen zwischen der unteren und oberen Gehäuseplatte, eine Lagerbrücke oder eine so genannten Bedplate untersucht wird. Da die Aktuatoren 105, 106 jeweils mit den beiden Unwuchterregern ausgebildet sind, kann eine feinfühlige Einstellung der Erregerfrequenz und Anpassung derselben an die Resonanzfrequenzen in den Schwingungsteilsystemen 109, 110 erfolgen, während unabhängig hiervon eine unabhängige Regelung der Amplituden der Gesamt-Unwuchtkräfte erfolgen kann. Insbesondere gegenüber hydraulisch pulsierenden Aktuatoren hat die Ausbildung der Aktuatoren 105, 106 mit jeweils zwei Unwuchterregern den Vorteil, dass eine Obergrenze für die Erregerfrequenz, wie diese für eine hydraulische Anregung beispielsweise mit 60 Hz existiert, auch ohne großen Zusatzaufwand nicht existiert oder zu größeren Frequenzen verschoben werden kann.For the embodiment according to 10 is for example the over the spring elements 141 . 142 generated static preload 10 kN while using the vibration subsystems 145 . 146 an oscillating load with an amplitude of 20 kN is generated. It is possible that about the vibration tester 101 according to 10 a separation plane of the housing and a vertical housing wall, on which are supported bearings of the crankshaft, the screw joints between the lower and upper housing plate, a bearing bridge or a so-called Bedplate is examined. Because the actuators 105 . 106 are each formed with the two unbalance exciters, can be a sensitive adjustment of the excitation frequency and adaptation of the same to the resonant frequencies in the vibration subsystems 109 . 110 independently, independent of which an independent control of the amplitudes of the total imbalance forces can take place. In particular with respect to hydraulically pulsating actuators, the formation of the actuators 105 . 106 each with two unbalance exciters the advantage that an upper limit for the exciter frequency, as it exists for a hydraulic excitation example, 60 Hz, even without much additional effort does not exist or can be moved to higher frequencies.

In der Beschreibung ist lediglich eine Belastung des Prüfling 13, 113 über einen oder zwei Resonanzprüfaktuatoren beschrieben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch mehr als zwei Resonanzprüfaktuatoren Einsatz finden zur Überlagerung von mehr als zwei Belastungen.In the description is only a burden of the examinee 13 . 113 described via one or two Resonanzprüfaktuatoren. In the context of the present invention, more than two Resonanzprüfaktuatoren find use for the superposition of more than two loads.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
SchwingungsprüfeinrichtungSchwingungsprüfeinrichtung
22
Steuereinrichtungcontrol device
33
Steuersignalcontrol signal
55
Aktuatoractuator
77
Gesamt-UnwuchtkraftOverall imbalance force
99
Schwingungs(teil-)systemVibration (partially) system
1111
Belastungburden
1313
Prüflingexaminee
1414
Federfeather
1515
Baueinheitunit
1616
Gehäusecasing
1717
Unwuchterregerunbalance exciter
1818
Unwuchterregerunbalance exciter
1919
Unwuchtmasseunbalanced mass
2020
Unwuchtmasseunbalanced mass
2121
Unwuchtmasseunbalanced mass
2222
Unwuchtmasseunbalanced mass
2323
resultierende Unwuchtkraftresulting imbalance
2424
resultierende Unwuchtkraftresulting imbalance
2525
Gesamt-UnwuchtkraftOverall imbalance force
2626
Antriebsaggregatpower unit
2727
Antriebsaggregatpower unit
2828
Antriebsaggregatpower unit
2929
Antriebsaggregatpower unit
3030
Kopplungs- und FührungselementCoupling and guide element
5757
Federelementspring element
5858
UmgebungSurroundings
101101
SchwingungsprüfeinrichtungSchwingungsprüfeinrichtung
102102
Steuereinrichtungcontrol device
103103
Steuersignalcontrol signal
104104
Steuersignalcontrol signal
105105
Aktuatoractuator
106106
Aktuatoractuator
107107
Gesamt-UnwuchtkraftOverall imbalance force
108108
Gesamt-UnwuchtkraftOverall imbalance force
109109
SchwingungsteilsystemVibration subsystem
110110
SchwingungsteilsystemVibration subsystem
111111
erste Belastungfirst load
112112
zweite Belastungsecond load
113113
Prüflingexaminee
114114
Torsions-SchwingungssystemTorsional vibration system
115115
MasseDimensions
116116
Federelementspring element
117117
MasseDimensions
118118
Drehscheibeturntable
119119
Federelementspring element
120120
Haltevorrichtungholder
121121
Kurbelwellecrankshaft
122122
Haltevorrichtungholder
123123
MasseDimensions
124124
Drehscheibeturntable
125125
Längs- und TorsionsachseLongitudinal and torsion axis
126126
Biege-SchwingungssystemBending vibration system
127127
Hubzapfencrank pins
128128
Wangecheek
129129
Wangecheek
130130
Einstelleinrichtungadjustment
131131
Zusatzmasseadditional mass
132132
Zusatzmasseadditional mass
133133
Abstanddistance
134134
Spindelwellespindle shaft
135135
Übertragungsfunktiontransfer function
136136
Übertragungsfunktiontransfer function
137137
Erregerfrequenzexcitation frequency
138138
Kurbelwellengehäusecrankcase
139139
Pleuelpleuel
140140
Pleuelpleuel
141141
Federelementspring element
142142
Federelementspring element
143143
Vorspanneinrichtungbiasing means
144144
Vorspanneinrichtungbiasing means
145145
translatorisches Schwingungsteilsystemtranslatory vibration subsystem
146146
translatorisches Schwingungsteilsystemtranslatory vibration subsystem
147147
Schwingungsachseaxis of oscillation
148148
Schwingungsachseaxis of oscillation
149149
Winkelangle
150150
Übertragungsfunktiontransfer function
151151
Übertragungsfunktiontransfer function
152152
ResonanzüberhöhungsniveauResonant peak level
153153
AnregungsfrequenzbereichExcitation frequency range
154154
Resonanzfrequenzresonant frequency
155155
Resonanzfrequenzresonant frequency
156156
Abstanddistance
157157
Federelementspring element
158158
UmgebungSurroundings

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 1527826 A1 [0005] EP 1527826 A1 [0005]
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  • DE 69131185 T2 [0009] DE 69131185 T2 [0009]
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  • DE 2913681 C2 [0011] DE 2913681 C2 [0011]
  • DE 102010027897 [0012] DE 102010027897 [0012]

Claims (20)

Schwingungsprüfeinrichtung (1; 101) für die mechanische Beaufschlagung eines Prüflings (13; 113) mit einer periodisch oszillierenden Belastung (11; 111, 112) mit a) einem Resonanzprüfaktuator, der mit einem Schwingungssystem (9: 109, 110) und einem zur Schwingungsanregung mit dem Schwingungssystem (9; 109, 110) gekoppelten Aktuator (5; 105, 106) gebildet ist, b) wobei der Aktuator (5; 105, 106) das Schwingungssystem (9; 109, 110) zu Schwingungen mit einer Erregerfrequenz (Ω1) angeregt wird, die der Resonanzfrequenz (ω1) des Schwingungssystems (9; 109, 110) entspricht, wodurch die periodisch oszillierende Belastung (11; 111, 112) des Prüflings (13; 113) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5; 105, 106) mit c) einem ersten Unwuchterreger (17) mit zwei gegenläufig mit einer Frequenz Ω1 rotierenden Unwuchtmassen (19, 20), welche eine erste resultierende Unwuchtkraft (23) erzeugen, und d) einem zweiten Unwuchterreger (18) mit zwei gegenläufig mit der Frequenz Ω1 rotierenden Unwuchtmassen (21, 22), welche eine zweite resultierende Unwuchtkraft (24) erzeugen, gebildet ist, e) wobei der erste Unwuchterreger (17) und der zweite Unwuchterreger (18) derart orientiert sind, dass die erste resultierende Unwuchtkraft (23) und die zweite resultierende Unwuchtkraft (24) denselben Richtungssinn besitzen und f) eine Steuereinrichtung (2; 102) vorhanden ist, über welche die relative Phasenlage der ersten resultierenden Unwuchtkraft (23) gegenüber der zweiten resultierenden Unwuchtkraft (24) vorgebbar und veränderbar ist.Vibration tester ( 1 ; 101 ) for the mechanical loading of a test object ( 13 ; 113 ) with a periodically oscillating load ( 11 ; 111 . 112 ) with a) a Resonanzprüfaktuator with an oscillatory system ( 9 : 109 . 110 ) and one for vibrational excitation with the vibration system ( 9 ; 109 . 110 ) coupled actuator ( 5 ; 105 . 106 ), b) wherein the actuator ( 5 ; 105 . 106 ) the vibration system ( 9 ; 109 . 110 ) is excited to oscillations with an excitation frequency (Ω 1 ), the resonance frequency (ω 1 ) of the vibration system ( 9 ; 109 . 110 ), whereby the periodically oscillating load ( 11 ; 111 . 112 ) of the test piece ( 13 ; 113 ), characterized in that the actuator ( 5 ; 105 . 106 ) with c) a first unbalance exciter ( 17 ) with two unbalanced masses rotating in opposite directions with a frequency Ω 1 ( 19 . 20 ), which has a first resulting unbalance force ( 23 ), and d) a second unbalance exciter ( 18 ) with two unbalanced masses rotating in opposite directions with the frequency Ω 1 ( 21 . 22 ), which has a second resulting unbalance force ( 24 ), e) the first unbalance exciter ( 17 ) and the second unbalance exciter ( 18 ) are oriented such that the first resulting unbalance force ( 23 ) and the second resulting unbalance force ( 24 ) have the same sense of direction and f) a control device ( 2 ; 102 ) is present, via which the relative phase position of the first resulting unbalance force ( 23 ) against the second resulting unbalance force ( 24 ) can be specified and changed. Schwingungsprüfeinrichtung (1; 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Unwuchterreger (17, 18) eine Baueinheit (15) bilden.Vibration tester ( 1 ; 101 ) according to claim 1, characterized in that the two unbalance exciters ( 17 . 18 ) an assembly ( 15 ) form. Schwingungsprüfeinrichtung (1; 101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Unwuchterreger (17, 18) jeweils als singuläre Baueinheiten ausgebildet sind, welche über ein Kopplungselement miteinander koppelbar sind.Vibration tester ( 1 ; 101 ) according to claim 1, characterized in that the two unbalance exciters ( 17 . 18 ) are each formed as a single units, which can be coupled to one another via a coupling element. Schwingungsprüfeinrichtung (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Unwuchtmassen (19, 20) des ersten Unwuchterregers (17) von einem gemeinsamen ersten Antriebsaggregat antreibbar sind, b) die Unwuchtmassen (21, 22) des zweiten Unwuchterregers (18) von einem gemeinsamen zweiten Antriebsaggregat antreibbar sind und c) die Steuereinrichtung (2; 102) sowohl das erste als auch das zweite Antriebsaggregat ansteuert.Vibration tester ( 1 ; 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a) the imbalance masses ( 19 . 20 ) of the first unbalance exciter ( 17 ) are drivable by a common first drive unit, b) the unbalanced masses ( 21 . 22 ) of the second unbalance exciter ( 18 ) are drivable by a common second drive unit and c) the control device ( 2 ; 102 ) drives both the first and the second drive unit. Schwingungsprüfeinrichtung (1; 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der vier Unwuchtmassen (19, 20, 21, 22) jeweils von einem Antriebsaggregat (26, 27, 28, 29) angetrieben wird und die Steuereinrichtung (2; 102) die Antriebsaggregate (26, 27, 28, 29) der vier Unwuchtmassen (19, 20, 21, 22) ansteuert.Vibration tester ( 1 ; 101 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that each of the four imbalance masses ( 19 . 20 . 21 . 22 ) each of a drive unit ( 26 . 27 . 28 . 29 ) and the control device ( 2 ; 102 ) the drive units ( 26 . 27 . 28 . 29 ) of the four imbalance masses ( 19 . 20 . 21 . 22 ). Schwingungsprüfeinrichtung (1; 101) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Antriebsaggregate (26, 27, 28, 29) die vier Unwuchtmassen (19, 20, 21, 22) mit einer Antriebsdrehzahl von mehr als 3000 U/min, insbesondere von mehr als 8000 U/min, antreibbar sind.Vibration tester ( 1 ; 101 ) according to claim 5, characterized in that by means of the drive units ( 26 . 27 . 28 . 29 ) the four imbalance masses ( 19 . 20 . 21 . 22 ) with a drive speed of more than 3000 U / min, in particular of more than 8000 U / min, are drivable. Schwingungsprüfeinrichtung (1; 101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (13; 113) in das Schwingungssystem (9; 109, 110) integriert ist oder mit dem Schwingungssystem (9; 109, 110) gekoppelt ist.Vibration tester ( 1 ; 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the test object ( 13 ; 113 ) in the vibration system ( 9 ; 109 . 110 ) or with the vibration system ( 9 ; 109 . 110 ) is coupled. Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (113) mit einer ersten periodisch oszillierenden Belastung (111) und einer zweiten periodisch oszillierenden Belastung (112), welche der ersten Belastung (111) überlagert ist und eine andere Wirkung besitzt als die erste Belastung (112), beansprucht ist, mit a) einem ersten Resonanzprüfaktuator, der ein erstes Schwingungsteilsystem (109) und einen zur Schwingungsanregung mit dem ersten Schwingungsteilsystem (109) gekoppelten ersten Aktuator (105), der mit zwei Unwuchterregern (117, 118) gebildet ist, aufweist, wobei das erste Schwingungsteilsystem (109) über den ersten Aktuator (105) zu Schwingungen mit einer Erregerfrequenz (Ω1) angeregt wird, wodurch die erste periodisch oszillierende Belastung (111) erzeugt wird, b) einem zweiten Resonanzprüfaktuator, der ein zweites Schwingungsteilsystem (110) und einen zur Schwingungsanregung mit dem zweiten Schwingungsteilsystem (110) gekoppelten zweiten Aktuator (106), der mit zwei Unwuchterregern (117, 118) gebildet ist, aufweist, wobei das zweite Schwingungsteilsystem (110) über den zweiten Aktuator (106) zu Schwingungen mit einer Erregerfrequenz (Ω2) angeregt wird, wodurch die zweite periodisch oszillierende Belastung (112) erzeugt wird, wobei c) das erste Schwingungsteilsystem (109) und das zweite Schwingungsteilsystem (110) gegenüber der Abstützung des Prüfling (113) gegenüber der Umgebung (158) schwingen und d) eine Steuereinrichtung (102) vorgesehen ist, über welche der erste Aktuator (105) und der zweite Aktuator (106) angesteuert werden.Vibration tester ( 101 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the test object ( 113 ) with a first periodically oscillating load ( 111 ) and a second periodically oscillating load ( 112 ), which of the first load ( 111 ) is superimposed and has a different effect than the first load ( 112 ), with a) a first Resonanzprüfaktuator having a first vibration subsystem ( 109 ) and one for vibrational excitation with the first vibration subsystem ( 109 ) coupled first actuator ( 105 ), which is equipped with two unbalance exciters ( 117 . 118 ), wherein the first vibration subsystem ( 109 ) via the first actuator ( 105 ) is excited to oscillations with an excitation frequency (Ω 1 ), whereby the first periodically oscillating load ( 111 ), b) a second Resonanzprüfaktuator, the second vibration subsystem ( 110 ) and one for vibrational excitation with the second vibration subsystem ( 110 ) coupled second actuator ( 106 ), which is equipped with two unbalance exciters ( 117 . 118 ), wherein the second vibration subsystem ( 110 ) via the second actuator ( 106 ) is excited to oscillations with an excitation frequency (Ω 2 ), whereby the second periodically oscillating load ( 112 ), where c) the first vibration subsystem ( 109 ) and the second vibration subsystem ( 110 ) against the support of the test piece ( 113 ) to the environment ( 158 swing and d) a control device ( 102 ) is provided, via which the first actuator ( 105 ) and the second actuator ( 106 ). Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktuator (105) und der zweite Aktuator (106) von einer gemeinsamen Steuereinrichtung (102) angesteuert werden.Vibration tester ( 101 ) according to claim 8, characterized in that the first actuator ( 105 ) and the second actuator ( 106 ) from a common control device ( 102 ). Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass a) das erste Schwingungsteilsystem (109) eine erste Resonanzfrequenz (ω1) besitzt, b) das erste Schwingungsteilsystem (109) über den ersten Aktuator (105) zu Schwingungen mit einer Erregerfrequenz (Ω1) ungefähr bei der ersten Resonanzfrequenz (ωi) angeregt wird, c) das zweite Schwingungsteilsystem (110) eine zweite Resonanzfrequenz (ω2) besitzt, und d) das zweite Schwingungsteilsystem (110) über den zweiten Aktuator (106) zu Schwingungen mit einer Erregerfrequenz (Ω2) ungefähr bei der zweiten Resonanzfrequenz (ω2) angeregt wird.Vibration tester ( 101 ) according to claim 8 or 9, characterized in that a) the first vibration subsystem ( 109 ) has a first resonance frequency (ω 1 ), b) the first vibration subsystem ( 109 ) via the first actuator ( 105 ) is excited into oscillations with an exciter frequency (Ω 1 ) approximately at the first resonant frequency (ω i ), c) the second oscillatory subsystem ( 110 ) has a second resonance frequency (ω 2 ), and d) the second vibration subsystem ( 110 ) via the second actuator ( 106 ) is excited to oscillate at an excitation frequency (Ω 2 ) approximately at the second resonant frequency (ω 2 ). Schwingungsprüfeinrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz (ω1) des ersten Schwingungsteilsystems (109) und die Resonanzfrequenz (ω2) des zweiten Schwingungsteilsystems (110) ungefähr übereinstimmen und die Steuereinrichtung (102) geeignet ausgebildet ist, so dass der erste Aktuator (105) und der zweite Aktuator (106) a) mit gleichen Erregerfrequenzen (Ω = Ω1 = Ω2), welche der ersten und zweiten Resonanzfrequenz (ω1, ω2) entsprechen, und b) mit zueinander korrelierter Phasenlage (φ) ansteuerbar sind.Vibration tester ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the resonance frequency (ω 1 ) of the first vibration subsystem ( 109 ) and the resonance frequency (ω 2 ) of the second vibration subsystem ( 110 ) and the control device ( 102 ) is designed so that the first actuator ( 105 ) and the second actuator ( 106 ) a) with the same excitation frequencies (Ω = Ω 1 = Ω 2 ), which correspond to the first and second resonance frequency (ω 1 , ω 2 ), and b) with mutually correlated phase position (φ) are controllable. Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfluss in dem ersten Schwingungsteilsystem (109; 114) und/oder dem zweiten Schwingungsteilsystem (110; 126) über den Prüfling (113) verläuft, so dass die Steifigkeit des ersten Schwingungsteilsystems (109; 114) und/oder des zweiten Schwingungsteilsystems (110; 126) von dem Prüfling (113) abhängig ist.Vibration tester ( 101 ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that the flow of force in the first vibration subsystem ( 109 ; 114 ) and / or the second vibration subsystem ( 110 ; 126 ) over the test object ( 113 ), so that the rigidity of the first vibration subsystem ( 109 ; 114 ) and / or the second vibration subsystem ( 110 ; 126 ) of the examinee ( 113 ) is dependent. Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Einstelleinrichtung (130) für die erste Resonanzfrequenz (ω1) des ersten Schwingungsteilsystems (109; 114) und/oder für die zweite Resonanzfrequenz (ω2) des zweiten Schwingungsteilsystems (110; 126) vorgesehen ist.Vibration tester ( 101 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that at least one adjusting device ( 130 ) for the first resonance frequency (ω 1 ) of the first vibration subsystem ( 109 ; 114 ) and / or for the second resonant frequency (ω 2 ) of the second vibration subsystem ( 110 ; 126 ) is provided. Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Einstelleinrichtung (130) eine schwingende Masse oder ein Massenträgheitsmoment eines Schwingungsteilsystems (109; 110) veränderbar ist.Vibration tester ( 101 ) according to claim 13, characterized in that by means of the adjusting device ( 130 ) an oscillating mass or moment of inertia of a vibration subsystem ( 109 ; 110 ) is changeable. Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass über die Einstelleinrichtung (130) eine Steifigkeit eines Schwingungsteilsystems (109; 110) veränderbar ist.Vibration tester ( 101 ) according to claim 13 or 14, characterized in that via the adjusting device ( 130 ) a stiffness of a vibration subsystem ( 109 ; 110 ) is changeable. Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass a) das erste Schwingungsteilsystem (109) ein Torsions-Schwingungsteilsystem (114) ist und b) das zweite Schwingungsteilsystem (110) ein Biege-Schwingungsteilsystem (126) ist.Vibration tester ( 101 ) according to one of claims 8 to 15, characterized in that a) the first vibration subsystem ( 109 ) a torsional vibration subsystem ( 114 ) and b) the second vibration subsystem ( 110 ) a bending vibration subsystem ( 126 ). Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Torsions-Schwingungsteilsystem (114) mit zwei Rotationsschwingungen ausführenden Massen (117; 123) gebildet ist, welche über den auf Torsion beanspruchten Prüfling (113) miteinander gekoppelt sind, und b) zur Bildung des Biege-Schwingungsteilsystems (128) zwischen den beiden Rotationsschwingungen ausführenden Massen (117; 123) abseits der Längsachse (125) des Prüflings (113) ein Aktuator (106) wirkt, welcher eine Kraft erzeugt, die parallel zur Längsachse (125) des Prüflings (113) orientiert ist und ein Biegemoment auf den Prüfling (113) aufbringt.Vibration tester ( 101 ) according to claim 16, characterized in that a) the torsional vibration subsystem ( 114 ) with two rotational oscillations carrying masses ( 117 ; 123 ) formed over the torsion-stressed specimen ( 113 ) and b) for forming the bending vibration subsystem ( 128 ) between the two rotational oscillations exporting masses ( 117 ; 123 ) away from the longitudinal axis ( 125 ) of the test piece ( 113 ) an actuator ( 106 ), which generates a force parallel to the longitudinal axis ( 125 ) of the test piece ( 113 ) and a bending moment on the test specimen ( 113 ). Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schwingungsteilsystem (109) sowie das zweite Schwingungsteilsystem (110) jeweils als Schwingungsteilsystem (145, 146) mit translatorischem Freiheitsgrad ausgebildet sind mit Schwingungsachsen (147, 148), welche zueinander versetzt sind oder um einen Winkel α zueinander geneigt sind.Vibration tester ( 101 ) according to one of claims 8 to 15, characterized in that the first vibration subsystem ( 109 ) as well as the second vibration subsystem ( 110 ) each as a vibration subsystem ( 145 . 146 ) are formed with translational degree of freedom with vibration axes ( 147 . 148 ), which are offset from each other or inclined at an angle α to each other. Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel α der Schwingungsachsen (147, 148) veränderbar ist.Vibration tester ( 101 ) according to claim 18, characterized in that the inclination angle α of the oscillation axes ( 147 . 148 ) is changeable. Verwendung einer Schwingungsprüfeinrichtung (101) nach Anspruch 18 oder 19 für die Prüfung von Kurbelwellen (121), Kurbelwellenlagern oder Kurbelwellengehäusen (138).Use of a vibration test device ( 101 ) according to claim 18 or 19 for the testing of crankshafts ( 121 ), Crankshaft bearings or crankshaft housings ( 138 ).
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